OPV mit Offsetkorrektur und 5-9V Versorgungsspannung

Finn schrieb:
> Hallo,
>
> ich bin auf der Suche nach einem gescheiten Operationsverstärker, um
> eine Spannung zwischen 0 und 9mV in 2 Schritten auf 0-5V zu verstärken.

Re-Hallo,

Was ist ein gescheiter Opamp? :-)

Die Verstärkung beträgt also 555.

Nehmen wir einen mittelschnellen Opamp, der allseits sehr bekannt ist, 
den TL071 (oder TL081), haben wir eine Untity-Gain-Bandbreite (UGBW) von 
3 MHz. Mit einer Gegenkopplung, welche eine Closed-Loop-Verstärkung von 
555 erzeugt, ergibt das eine Frequenzbandbreite von
3000 kHz / 555 = 5.4 kHz.

Wenn Dir also eine Bandbreite von 5 kHz genügt, kannst Du das mit einem 
Opamp realisieren.

Allerdings kann es noch andere Hürden geben, die erst dann klar werden, 
wenn Du erklärst was Du beabsichtigst. Was tut die Schaltung als Ganzes?

> Bisher habe ich nicht den passenden gefunden, vielleicht diesen auch
> übersehen.

Nach welchen Kriterien hast Du gesucht?

> Betrieben soll das Ganze mit einer Versorgungsspannung von
> bis zu 9V/GND und auch die Möglichkeit einer Offsetkorrektur bieten.

Die Single-Opamps in einem 8-Pin-Gehüse bieten in der Regel diese 
Möglichkeit. Schau Dir mal das Datenblatt des TL071 oder TLC271 
(LinCMOS) an. Der TLC271 hat eine niedrigere UGBW als der TL071.

Gruss
Thomas

> Die Schaltung soll ein Mikrofonsignal auf 0-5V verstärken, um dies dann
> mit einem Arduinoboard zu verarbeiten.
>

Da musst du aber mehr tun als nur verstärken, da der eingangsbereich nur 
0-5V ist bei verwendung von 5V als referenz. Oder kommt aus deinem 
mikrofon gleichspannung? auch dann sind gleichspannungsgekoppelte 
audioverstärker großer murks.

Flip B. schrieb:
>> Die Schaltung soll ein Mikrofonsignal auf 0-5V verstärken, um dies dann
>> mit einem Arduinoboard zu verarbeiten.
>>
>
> Da musst du aber mehr tun als nur verstärken, da der eingangsbereich nur
> 0-5V ist bei verwendung von 5V als referenz. Oder kommt aus deinem
> mikrofon gleichspannung? auch dann sind gleichspannungsgekoppelte
> audioverstärker großer murks.

Exakt, der Finn kommt nicht drum herum seriös zu lernen, wie man mit 
einem Opamp einen hochverstärkenden Mikrophonverstärker realisiert.

Wie schon angedeutet, mit einer Bandbreite von 5 kHz und der von ihm 
erwünschten Verstärkung, wäre dies mit einem TL071 realisierbar Mit 
einem LF356 erreicht man etwa 8 kHz.

Als ersten Schritt empfehle ich mal mit Google
'mikrofonverstärker schaltung' einzugeben und sich die Schaltpläne 
angucken. Aber das ist nur der erste Schritt um einen ersten Eindruck zu 
bekommen...

Gruss
Thomas

Thomas S. schrieb:
> Wenn Dir also eine Bandbreite von 5 kHz genügt, kannst Du das mit einem
> Opamp realisieren

Eher nicht, das steinalte Teil hat ja schon fast 9mV 
Eingangsoffsetspannung, der komplette Messbereich wäre dort also Fehler.

Ausserdem braucht das steinalte Teil 3V mehr und 3V weniger als 
übertragen werden sollen, also zumindest eine Versorgungsspannung von 
+8V und -3V.

Wenn er 5V haben will, will er möglicherweise einen A/D-Eingang 
bestücken der 10 bit Auflösung hat. Da sollte man schon zu einem OpAmp 
greifen, der nicht mehr als 10uV Offsetspannung hat.

Ein MCP6V11 von Reichelt kommt mit den 5V aus um fast 0V und fast 5V 
liefern zu können und ist auf 8uV genau.

Für Mikrophone ist der langsame OpAmp natürlich ungeeignet....

Finn schrieb:
> Wollte die Verstärkung eher bei 2x 24 halten, um genauer zu sein
> bezüglich Abweichungen.
>
> Die Schaltung soll ein Mikrofonsignal auf 0-5V verstärken, um dies dann
> mit einem Arduinoboard zu verarbeiten.

Was willst du denn mit einem Arduinoboard als Mikrosignal verarbeiten ? 
Der hat doch viel zu wenig RAM und viel zu wenig Bit und viel zu geringe 
Samplerate (38ksps) für ernsthaftes Audio. Wenn du aus +9mV 5V machst, 
was machst du dann aus -9mV, ein Mikro liefert doch Wechselspannung. Du 
musst eher 2.5V als Nullpunkt ansetzen, also darfst du nur auf +/-2.5V 
verstärken, was bedeutet, daß du die gestärte 5V Versorgung als 
Analogreferenz nimmst, was auch Blödsinn ist, du willst doch nicht das 
Rauschen des uC hören. Also nimmt man die interne ARef und schon ist die 
Verstärkung nur noch halb so gross für +/-1.25V. Falls die 9mV überhaupt 
richtig sind. Hast du die gemessen als Maximalpegel für deine reale 
Anwendung, oder ist das genau so geraten wie der Rest ?

Michael B. schrieb:
> Eher nicht, das steinalte Teil hat ja schon fast 9mV
> Eingangsoffsetspannung, der komplette Messbereich wäre dort also Fehler.

Mit einem Mikro will man doch nur Wechselströme erzeugen. Da ist doch 
eine Eingangsoffsetspannung uninteressant.

Finn sollte uns mal sagen was er wirklich will.
mfg klaus

Thomas S. schrieb:
> Wie schon angedeutet, mit einer Bandbreite von 5 kHz und der von ihm
> erwünschten Verstärkung, wäre dies mit einem TL071 realisierbar Mit
> einem LF356 erreicht man etwa 8 kHz.

Nur daß der TE ja von Anfang an die Verstärkung auf zwei Stufen 
aufteilen wollte. Deine ganze Rechnung ist für die Katz'

Michael B. schrieb:
> das steinalte Teil hat ja schon fast 9mV Eingangsoffsetspannung,
> der komplette Messbereich wäre dort also Fehler.

Da ein Mikrofon Wechselspannung liefert, ist das vollkommen Wumpe. Man 
beschaltet den (die) OPV einfach so, daß die DC-Verstärkung 1 ist.

Klaus R. schrieb:
> Mit einem Mikro will man doch nur Wechselströme erzeugen. Da ist doch
> eine Eingangsoffsetspannung uninteressant.

Und das mit dem Mikro wusste Thomas bereits bevor Finn es sagte ?

Wie üblich haben wir es nämlich hier mit einem Fragenden zu tun, der 
erst mal alle wichtige Information weglässt, damit die Antworten 
möglichst weit am Ziel vorbeischiessen.

Axel S. schrieb:
> Da ein Mikrofon Wechselspannung liefert, ist das vollkommen Wumpe. Man
> beschaltet den (die) OPV einfach so, daß die DC-Verstärkung 1 ist.

Wer aus 0V 0V machen will und aus 9mV 5V, der hat DC Verstärkung.

Michael B. schrieb:
> Axel S. schrieb:
>> Da ein Mikrofon Wechselspannung liefert, ist das vollkommen Wumpe. Man
>> beschaltet den (die) OPV einfach so, daß die DC-Verstärkung 1 ist.
>
> Wer aus 0V 0V machen will und aus 9mV 5V, der hat DC Verstärkung.

Bloß weil der TE leicht verpeilt ist, muß man ihm ja nicht noch extra 
falsche Ratschläge geben ...

Axel S. schrieb:
> Bloß weil der TE leicht verpeilt ist, muß man ihm ja nicht noch extra
> falsche Ratschläge geben ...

Im Gegensatz zu deinem Geschwurbele weise ich auf all das 
(Mikrophonungeeignet, Aussteuerungsbereiche)  hin, du hättest meinen 
Beitrag vielleicht zu Ende lesen sollen, aber das war dir offenbar zu 
viel Mühe.

Finn schrieb:
> Es ist geplant ein Schallpegelmessgerät, welches über den Analog In des
> Arduino Boards angeschlossen werden soll.
> Zur Verwendung steht das Messnikro i436 von micw,

Das ist ein Elektred-Mikro und braucht eine Phantomspannung, Höhe 
unbekannt aber gering (5V werden reichen, 9V wird es aushalten).

http://sound.westhost.com/project93.htm

> welche eine Ausgangsspannung von 6,6mV bei 94dB hat.

Und, möchtest du nie mehr als 94dB messen ? Du musst schon von der 
Spannung bei maximaler Lautheit ausgehen, sonst kannst du die nicht 
messen. Die niedrigste Lautheit die du dann messen kannst, ist 1/512tel 
davon.

Es geht bis 130dB, das wären 0.66Vrms, also 0.933VSpitze, also 1.866Vss, 
also schon ohne Verstärkung fast der ganze A/D-Wandlerbereich wenn man 
die interne Referenz verwendet. Schliesslich enthält ein Elektred-Mikro 
schon einen internen FET als Verstärker.

Das Rauschen liegt bei 68dB, also deutlich unter 1 A/D-Auflösungsbit, 
aber wenn man mehr als 40-fach verstärkt kommt das Rauschen in den 
Messbereich des 10bit A/D-Wandlers.

Was willst du überhaupt messen. A-Kurve ? Wie bildest du die Kurve ? Per 
Software mit FFT (meinst du ernsthaft, das schafft ein Arduino?) oder 
per vorgeschalteten Filter.

http://sound.westhost.com/project17.htm

Das Problem bei einem OpAmp für (Audio-)Messtechnikzwecke liegt im 
Kalibrieren. Wenn man den Aufbau nicht kalibrieren kann, also mit 
bekannten Kurven bekannter Messgeräte vergleichen kann, muss es 
unkalibriert genau sein. Man möchte keinen Abfall um 3dB durch den OpAmp 
bei hohen Frequenzen, der real bei der Lautstärke gar nicht da wäre, man 
möchte nicht mal einen Abfall um 1% wenn es ein genaues Messgerät sein 
soll.

Dafür muss der OpAmp VIEL besser sein. Da du keine 10Vss ausgeben musst, 
reichen Slew-Rates um 10V/us um besser als -3dB zu sein bei 20kHz, aber 
wohl nicht besser als 1%. Beliebt ist der INA137 als 
Messmikrophonverstärker, aber der braucht einerseits hohe positive und 
negative Betriebsspannungen und ist in deinem Fall unnötig 
differentiell.
 Wenn Geld keine wirkliche Rolle spielt, nimm den LME49721, der ist als 
Rail-To-Rail OpAmp für 5V verdammt gut für Audio.

Wenn es nicht ganz so teuer sein soll, geht ein TS971
http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00004352.pdf

Aber achte darauf: Wenn dein Arduino nur mit 38kHz sampelt, dann muss 
ein (Anti-Aliasing-)Filter vor den A/D-Eingang der bei 19kHz schon auf 
-60dB dämpft, der wird auch die 10kHz nicht unangetastet lassen 
(Butterworth 8. Ordnung dämpft 10kHz dann immer noch um 12dB).