Hallo allerseits, ich suche eine (einfache) Schaltung, mit der ich die Verstärkung eines OP im Bereich 1..20 (1..10 reicht auch) per PWM von einem AVR steuern kann. Digitalpoti, Spezial-IC (VGA) ist zu aufwendig. Funktionieren soll es im (eingeschränkten) Audio-Bereich, also etwa 50 Hz bis 10kHz. Hintergrund: FFT am AVR, Eingang ist eine Mikrofonkapsel, deren Signal wird zuerst mit einem OP um etwa Faktor 100 verstärkt, danach kommt ein zweiter OP der eben 1..20 weiter verstärken soll, je nachdem wie laut es ist. Die Regelung würde ich gerne am AVR machen, da hab ich ja die Signalamplitude vom ADC, und würde gerne per PWM einen vernünftigen Pegel einstellen (weder über- noch untersteuert) Versuch 1: per Transistor (basis an PWM) das Signal über einen C mit etwa 1..10uF gegen masse ziehen, also dämpfen. Funktioniert im ersten Anlauf ganz schlecht, ich muss mcih aber noch mit den Bauteilwerten spielen. Idee 2: mit einem FET: Geht sowas? Wenn ja, wie in etwa sollte die beschaltung aussehen? der lineare Bereich eines FET ist ja recht klein, oder? Danke für eure Hinweise!
Such nach einem sogenannten 'OTA', z.B. dem LM13700 von TI. Im DB dazu sieht man z.B. in Fig. 23 wie ein VCA damit aufgebaut wird. In Fig. 25 das ganze dann auch in Stereo. Oder in Fig. 28 gar als AGC beschaltet, was für Dich evtl. ganz praktisch sein könnte.
Danke für die Hinweise, die aber etwas an meinem ziel vorbeigehen. Dass man das mit einem Spezial-IC hinkriegt, ist mir klar, genau das will ich aber vermeiden. ich suche eine "as simple as possible" Möglichkeit, mit geringen Ansprüchen an Signalqualität etc. Irgendwas mit einem Transistor, einem FET, einer Diode (soll ja auch irgendwie gehen)
CMOS analogschalter zum umschalten der widerstandswerte und gut ist... je nach topologie könnten auch transistoren... alternativ das signal x10/20 und dann per pwm "runterteilen" sprich schnell ein/ausschalten...dann tiefpass zur rückgewinnung und dann samplen... Schalten kannst du das mit dioden, transistoren,... 73
1-20 reicht für Mikrofone nicht. Menn der Sprecher das Mikrofon am Körper oder in der Hand trägt, brauchst du einen Regelbereich von 1-1000. Wenn das Mikrofon irgendwo fest aufgestellt ist, und somit die Distanz zum Sprecher noch variabler ist, brauchst du einen Regelbereich von 1-10000. Ich habe sowas mal ganz banal mit einem Photowiderstand im Gegenkopplungszweig eines besonders rauscharmen OP-Amps gemacht. Den Photowiderstand habe ich mit einer grünen LED analog angesteuert. Das kann man sicher auch mit PWM machen. Der Photowiderstand reagiert sowieso träge. Ich nutze Photowiderstände auch, um die Lautstärke meines Fernsehers automatisch zu regeln (zwischen TV und Stereoanlage). Klappt völlig problemlos und erfüllt zumindest meine Ansprüche an die Tonqualität.
Hans schrieb: > CMOS analogschalter zum umschalten der widerstandswerte und gut ist... > je nach topologie könnten auch transistoren... Wäre möglich, erscheint mir aber zu aufwändig. > alternativ das signal x10/20 und dann per pwm "runterteilen" sprich > schnell ein/ausschalten...dann tiefpass zur rückgewinnung und dann > samplen... Hmmm... nachdem ich doch das audio-Band bis etwa 10kHz nutzen will, und ich nciht viel mehr als 60kHz PWM zusammenbringe, ist das eng. Stefan Us schrieb: > Ich habe sowas mal ganz banal mit einem Photowiderstand im > Gegenkopplungszweig eines besonders rauscharmen OP-Amps gemacht. Den > Photowiderstand habe ich mit einer grünen LED analog angesteuert. DAS nenn ich eine geniale Idee! Das werd ich weiterverfolgen. Trotzdem sehe ich immer wieder ansatzweise meine Anforderungen mit einem simplen FET umgesetzt, der gegen GND dämpft. Nur noch keine konkrete Schaltung mit konkreter bauteildimensionierung.... so nebenbei hatte ich noch eine andere Idee: AREF per PWM steuern. Leider mit eingeschränktem bereich 1V..5V, aber das wäre schon mal 1:5 ich bin sicher es gibt eine gaz todeleinfache Lösung, nur finden müsste ich sie...
So wie ganz früher. Licht -> LDR schließt Signal kurz. Heutzutage vielleicht mit LED statt Glühlämpchen.
Stichwort AGC ist ja schon gefallen. Aus deiner PWM machst du eine gleichspannung mit Tiefpass. Die Verstärkungsregelung muss ja eh deutlich langsamer sein, als deine tiefste Frequenz. Eine einfache Möglichkeit besteht aus einem gesteuerten Spannungsteiler aus einem Festwiderstand und einem Fet. Linearisieren (oder regeln) kann ja dein µC.
Michael Reinelt schrieb: > ich suche eine (einfache) Schaltung, mit der ich die Verstärkung eines > OP im Bereich 1..20 (1..10 reicht auch) per PWM von einem AVR steuern > kann. Falscher Ansatz. Nimm in der Rückkopplung ein Digitalpotentiometer, so geschaltet daß es sogar eher exponentiell verstärkt.
MaWin schrieb: > Michael Reinelt schrieb: >> ich suche eine (einfache) Schaltung, mit der ich die Verstärkung eines >> OP im Bereich 1..20 (1..10 reicht auch) per PWM von einem AVR steuern >> kann. > > Falscher Ansatz. Nimm in der Rückkopplung ein Digitalpotentiometer, so > geschaltet daß es sogar eher exponentiell verstärkt. ein Digitalpoti ist ihm ja zu aufwändig....... kopfkratz
Die AVRs haben meist mehr als einen ADC Eingang: man könnte in Stufen von z.B. 5 oder 10 Verstärken (R2R-OPs) und an verschiedene Eingänge anlegen. Der AVR sucht sich dann die passende Amplitude über den Eingang aus. Die Regelung der Verstärkung per PWM ist sonst eher komplizierter als ein Digital Poti. Einfacher wäre noch eine Verstellung über die Frequenz, ähnlich wie bei einem switched capacitor filter.
Stephan schrieb: > ein Digitalpoti ist ihm ja zu aufwändig Genau, das möchte ich vermeiden. Ulrich H. schrieb: > Die AVRs haben meist mehr als einen ADC Eingang: Mein ATmega328P hat genau einen. ich könnte maximal die Referenzspannugn ändern, aber auch nur im bereich 1..5V ich möchte es am liebsten mit einem FET im ohmschen betrieb probieren. Leider tu ich mir hart da was zu finden, weil ich erst gar nicht weiß wo ich zu suchen beginnen soll... Betriebsspannung 5V, geglättete PWM-Ausgangsspannung also 0..5V. Gibts einen Richtwert, wo der ohmsche Bereich endet und der Abschnürungsbereich beginnt? Damit ich die Typen mal grob vorsortieren kann...
Der Mega328 hat einen ADC, aber der kann einen von 8 Pins nutzen. Mit R2R OPs kann an 4 der Eingänge das Signal um z.B. die Faktoren 1, 5 , 25 und 125 Verstärkte Signal anlegen. Bei zu viel Signal gehen einige dann zwar in die Sättigung, aber das stört nicht weiter. Ein FET als variablen Widerstand ist eher problematisch - das ist mehr etwas für einen kleinen Bereich von vielleicht 1:2 oder so. Es wird auch schnell nichtlinear - das AC Signal darf also nur eher klein (z.B. 100 mV) sein. Sinnvoller wäre da schon eher ein Differenzverstärker mit BJT und variablem Strom. Nur sehe ich da fast nur Nachteile gegenüber einem einfachen Digitalen Poti IC für vielleicht 1 EUR. Dazu kommen die Störungen vom PWM Signal.
Ulrich H. schrieb: > Der Mega328 hat einen ADC, aber der kann einen von 8 Pins nutzen. Stimmt, Tschuldigung, da hab ich was velwechsert... > Mit > R2R OPs kann an 4 der Eingänge das Signal um z.B. die Faktoren 1, 5 , 25 > und 125 Verstärkte Signal anlegen. Bei zu viel Signal gehen einige dann > zwar in die Sättigung, aber das stört nicht weiter. Klingt auf den ersten Blick logisch, aber... ich versuche Schaltungsaufwand zu minimalisieren, und auch so wenige OPs wie möglich zu verwenden. Mehrfach verstärken ist also aufwändig. Einfacher wäre per R-Treppe zu teilen, aber das bringt mir nix, weil mir vorher schon der OP sättigt... Hmmm... vielleicht schau ich mir doch noch mal ein paar Digital-Potis an. Obwohl ich nach wie vor überzeugt bin, dass es dafür eine einfache analoge Lösung gibt.
Ulrich H. schrieb: > Ein FET als variablen Widerstand ist eher problematisch - das ist mehr > etwas für einen kleinen Bereich von vielleicht 1:2 oder so. Es wird auch > schnell nichtlinear - das AC Signal darf also nur eher klein (z.B. 100 > mV) sein. Ich würde den variablen Widerstand auch nicht direkt in den Signalpfad legen (also z.B. als R im Rückkopplungszweig) sondern damit einfach das Signal gegen Masse dämpfen. Die Idee stamm aus der Schaltung: http://www.b-kainka.de/bastel85.htm Dort erledigt ein Transistor die AGC, ich möchte einfach das A (Automatik) gegen ein PWM-Signal tauschen.
Nimm doch einen Audioverstärker mit Gain-Eingang, z.B. TDA7052B Ich hab auch noch TDA8551 da, wenn du welche willst.
Hattest Du meinen letzten Beitrag nicht gesehen? Beitrag "Re: Lichtorgel pimpen" Mit freundlichen Grüßen - Martin
Michael Reinelt schrieb: > Danke für die Hinweise, die aber etwas an meinem ziel vorbeigehen. Dass > man das mit einem Spezial-IC hinkriegt, ist mir klar, genau das will ich > aber vermeiden. ich suche eine "as simple as possible" Möglichkeit Ein OTA ist simpel. Im Prinzip ist ein OTA ein OPV, bei dem man die internen Ruheströme (die bei normalen OPV vom Hersteller festgelegt werden) verändern kann. Und damit kann man dann z.B. die Verstärkung der OPV-Schaltung verändern.
MCP4018 ist ein 128 Stufen Digitalpoti, hat 6 Beinchen und einen Preis von 60Cent (Einzelstück bei Digikey ab Lager), 50Cent bei 10Stk. Frisst I2C, max 5V und max 2 MHz. Bis auf ein bischen Programmieraufwand kann es garnicht einfacher werden. viel Erfolg Hauspapa
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GainControl.jpg
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Michael Reinelt schrieb: > Stefan Us schrieb: >> Ich habe sowas mal ganz banal mit einem Photowiderstand im >> Gegenkopplungszweig eines besonders rauscharmen OP-Amps gemacht. Den >> Photowiderstand habe ich mit einer grünen LED analog angesteuert. > > DAS nenn ich eine geniale Idee! Das werd ich weiterverfolgen. Find ich auch. Eine Schaltungsmoeglichkeit - siehe Bild
Danke für alle Beiträge und Hinweise! OTA klingt spannend, allerdings wusste ich bis gerade eben nicht, was das ist. Der erste Treffer in Google hat mir dann aber gezeigt dass ich damit nicht alleine bin :-) Da muss ich mich erstmal einlesen. Digital-Poti werd ich parallel auch weiterverfolgen, widerspricht zwar meinem "old school" Gedanken, aber wenns wirklich einfach ist (mit DigiPotis hab ich aber schon gearbeitet) Auf jeden Fall werd ich mich auch mit der LDR-Variante spielen. Martin, natürlich hab ich deinen Beitrag gesehen, danke dafür. Auch das werde ich verfolgen. Leider musste ich mit Schreck feststellen, dass sich kein einziger "kleiner" FET in meiner Bastelkiste befindet, nur "fette" TO220/TO251 Also viele Möglichkeiten, leider stehen meine Kinder hinter mir und bauen das Bedrohungsszenario aus "wann ist die Lichtorgel endlich fertig" :-(
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Bearbeitet durch User
DU kannst die LED direkt mit PWM ansteuern. Die Wandlung in Konstantstrom gemäß obigen Schaltungsvorschlag ist unnötig. Der LDR reagiert sowieso träge, so dass das "flimmern" der LED gar nicht stört. Einen FET vwerwenden, um das Signal nach GND zu ziehen ist keine gute Idee. Zum Einen ist der Regelbereich zu gering (weit unter 1:00, du brauchst aber mindestens 1:1000). Zum anderen würde der nachgeschaltete 1000-Fach Verstärker unnötig viel rauschen. Wenn du jedoch einen Photowiderstand in den Gegenkopplungszweig legst, dann rauscht der Verstärker nicht mehr als nötig, weil seine Verstärkung auf so wenig reduziert wird, wie gerade nötig ist.
Der 74HC4051 und ein paar Widerstände sind nicht "old school" genug? Dann passt der Microcontroller mit digitalen Filtern aber auch nicht so recht ins Bild. :-) Das mit dem Fotowiderstand ist qualitativ ein recht guter Ansatz, habe ich sogar schon in (etwas älteren) Audiogeräten gesehen, die schon zur gehobenen Klasse gehörten. Mit freundlichen Grüßen - Martin
Michael Reinelt schrieb: > Trotzdem sehe ich immer wieder ansatzweise meine Anforderungen mit einem > simplen FET umgesetzt, der gegen GND dämpft. Nur noch keine konkrete > Schaltung mit konkreter bauteildimensionierung.... Dann nimm dir LTSpice und probiers aus.
Ich hab heute mal versucht, in der Originalschaltung (mit Transistor) die Bauteilwerte so zu modifizieren dass es einigermaßen funktioniert. a) ja, man kriegt das hin b) es ist unbrauchbar weil das Signal stark verzerrt wird, Transistor ist zu nichtlinear. ich weiss, ihr habts das schon vorher gewusst, aber versuch macht kluch... ich spar mir also gleich mal den Versuch mit FET. Nächster Versuch mit LDR, muss ohnehin zum Conrad, werd mal mitnehmen was er so hat. Was mich dabei schreckt, ist der mechanische teil: Ich muss das Ding ja von Umgebungsicht abschirmen, in Summe solls noch klein werden, trotzdem wirds ein "Störfaktor" auf dem SMD-Print werden. Sowas gibts nicht zufällig "in fertig"? Alle Optokoppler arbeiten ja mit lichtempfindlichen halbleitern, sind also als "variabler Widerstand" eher ziemlich ungeeignet. Digipoti ist dann die letzte Option (dies vermutlich auch werden wird), allerdings hab ich schon überlegt ob ich dann nicht gleich einen programmierbaren Amp (PGA, VGA) nehmen kann...
Ich wurde für meine LDR Lösung schon von einigen Leuten belächelt. Aber - hey - es funktioniert. Einfach und gut. > Was mich dabei schreckt, ist der mechanische teil: Ich muss das > Ding ja von Umgebungsicht abschirmen Also bei mir sind Gehäuse normalerweise undurchsichtig. Bei SMD könntest du es ja einfach mit einem Stück Klebeband abdecken. > Sowas gibts nicht zufällig "in fertig"? Schon, aber ncht bei Conrad. http://de.farnell.com/optokoppler-mit-fotozelle-ldr-ausgang
Von der Untauglichkeit des Bipolartransistors darauf zu schließen, das ein FET genauso untauglich ist, ist falsch. Der eingangsseitige Spannungsbereich, in dem eine sinnvolle Steuerung möglich ist, ist deutlich größer, und das Verhalten am Ausgang ist ein völlig anderes (Sromquelle <-> Steuerbarer Widerstand). Mit einem, für kleine Gate-Spannungen spezifizierten, Logic-Level MOS-FET z.B. IRLML6344 (Gate Schwellspannung 0,8V typ) sollte sogar die Originalschaltung, ohne viel ändern zu müssen, verwendbar sein. Mit freundlichen Grüßen - Martin
Michael Reinelt schrieb: > ich spar mir also gleich mal den Versuch mit FET. Da entgeht Dir was. Mit FETs kann man sehr schön VCAs bauen, solange das Signal klein genug bleibt. Ein Jfet verhält sich unterhalb des Abschnürbereiches und bei kleinen DS-Spannungen wie ein steuerbarer Widerstand. Hier mal ein Beispiel, andere mußt Du Dir selber suchen: http://sound.westhost.com/project67.htm
Gerade hier im Forum gefunden: Ein Schaltplan mit einer Sperrschicht-FET AGC, FET ist ein, leicht zu bekommender, BF244B oder BF545B: Beitrag "Re: Aktive Musik Beleuchtung (Problem)" Mit freundlichen Grüßen - Martin
Angehängte Dateien:
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Sodala, heute beim Conrad einen LDR mitgenommen, zusammen mit einer LED in Schrumpfschlauch verpackt, die LED hinten noch etwas mit ekelhafter schwarzer Pampe zugeschmiert, und was soll ich sagen - funktioniert perfekt! Micha H. schrieb: > Hier mal ein Beispiel, andere mußt Du Dir selber suchen: > http://sound.westhost.com/project67.htm Interessant, dass auch dort auf LDR hingewiesen wird, wegen ihrer perfekten Linearität :-) Langsam ist das Ding natürlich, speziell beim wieder hochregeln, aber das ist für meine Anwendung sogar perfekt.
Ulrich H. schrieb: > Ein FET als variablen Widerstand ist eher problematisch - das ist mehr > etwas für einen kleinen Bereich von vielleicht 1:2 oder so. Es wird auch > schnell nichtlinear - das AC Signal darf also nur eher klein (z.B. 100 > mV) sein. Ja, FETs sind nicht so toll als VCR. Deutlich besser (linearer) werden sie, wenn man ca. den halben AC-Signalpegel noch aufs Gate gibt. Starke Streuung. Minimale THD muss man trimmen. Bei Sinus-Oszillatoren mit möglichst geringer THD macht man das - aber da ist der Regelbereich 1:1.x und so klein wie möglich.
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