Verstärker Gain umschalten

[Markus (Gast)]

Ich brauche einen Verstärker mit |G| = 3 und |G| = 6 im 
Audiosignalbereich (max. 18kHz). Bipolare Versorgungsspannungen sind da.
Wie kann ich am einfachsten einen mit einem Mikrocontroller umschaltbare 
Verstärkung erzielen? Geht das mit einem invertierenden oder 
nichtinvertierendem verstärker besser?

[STK500-Besitzer (Gast)]

Einfach den Rückkopplungswiderstand per Relais oder CD4066/analog switch 
umschalten. Ob invertierend onder nicht, spielt da keine Rolle.

[c-hater (Gast)]

Markus schrieb:

> Wie kann ich am einfachsten einen mit einem Mikrocontroller umschaltbare
> Verstärkung erzielen? Geht das mit einem invertierenden oder
> nichtinvertierendem verstärker besser?

Mit einem nichtinvertierenden, da dort einer der 
verstärkungsbestimmenden Widerstände gegen Masse geschaltet ist. Gegen 
Masse schalten kann man mit einem IO-Pin relativ leicht realisieren. Die 
Schaltung muß also etwa so aussehen:

in |\
o--|+\        out
   |  >--*----o
  -|-/   |
 | |/    -
 |      | | R2
 |      | |
 |       -
 |       |
  -------*-------
         |       |
         -       -
        | |R1   | |R1a
        | |     | |
         -       -
         |       |
        ---       ------o µC-Pin

R1a ist entweder praktisch nicht vorhanden (µC-Pin hochohmig) oder de 
facto parallel zu R1 geschaltet (µC-Pin auf Low-Ausgang).

                        R2
Da die Verstärkung 1 + ----
                        R1

beträgt und du 3 und 6 erreichen willst, ergeben sich folgende zwei 
Gleichungen:

     1 
R1 = - * R2
     2
          1
R1||R1a = - * R2
          5

Setzt man erstere in letztere ein und stellt sie nach R1a um, ergibt 
sich folgendes:

      1 
R1a = - * R2
      3

In der Praxis ist die Sache natürlich wie immer nicht so ganz ideal, 
denn erstens stellt auch hochohmig der µC-Pin doch immer noch zumindest 
eine nennenswerte Kapazität dar, was sich bei höheren Frequenzen 
zunehmend auswirkt, da dadurch dann doch immer mehr R1a in's Spiel kommt 
und zweitens stellt der Pin auch Low-Aktiv geschaltet einen 
signifikanten Widerstand dar, der als Reihenschaltung zu R1a wirkt.

Und wie so oft sind beide Effekte so gestrickt, daß die zur Minimierung 
der Effekte wünschenswerte Optimierung der Werte jeweils gegenläufig 
ist. Es läuft also auf einen Kompromiss hinaus.

Ich würde für Audio R2 mit 5,6k wählen und dementsprechend R1 mit 2,7k 
und R1a mit 1,8k.

[Steffen W. (derwarze)]

Je nach beschaffenheit des µC Ausgangs kann es zu Problemen mit der 
obigen Lösung kommen, da der Pin nicht unbedingt 'offen' ist.
Ein kleiner LogicLevel-FET zwischen Widerstand und Masse und diesen mit 
µC Pin ansteuern ist da sicherer.
Das funktioniert dann auch mit in Reihe geschalteten Widerständen bei 
denen der Massseitige mit dem FET überbrückt wird.
Die Widerstände so hochohmig wie sinnvoll möglich machen damit sich 
UgsOn nicht auswirkt.

[MaWin (Gast)]

c-hater schrieb:
> In der Praxis ist die Sache natürlich wie immer nicht so ganz ideal,

Vor allem, da ein uC-Eingang keine Spannungen unter 0V mag, sondern per 
Eingangsschutzdiode nach Masse ableitet, daher meist laut Datenblatt 
maximal GND-0.3V oder GND-0.5V als unbeeinflusste negative 
Eingangsspannung erlaubt sind.

In der Schaltung ist die Spannnug dort aber genau so gross, wie die 
Eingangsspannung. Wenn die also grösser als 0.3Vrms ist, verzerrt die 
Schaltung.

Grundlagen Leute, Grundlagen.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Ich würde ein PhotoMOS- oder Reedrelais nehmen.
Kann ohne Pegelprobleme an jeder Stelle im Signalzweig eingebaut werden.
https://www.panasonic-electric-works.com/cps/rde/xbcr/pewnew/ds_x615_en_aqy21eh.pdf?type=target

[Zumba (Gast)]

Es gibt auch elektronische Potentiometer in IC-Form

[Steffen W. (derwarze)]

Das mit dem Widerstandsumschalten mit FET klappt natürlich nur bei 
Single Spannungsversorgung also wenn die Ausgangsspannung nie negativ 
wird.
Es gibt auch OPV mit steuerbarer Verstärkung.