Hallo,
ich habe eine Frage bezüglich der Dimensionierung der
Koppelkondensatoren.
Gibt es eine Möglichkeit, den Widerstand der nachfolgenden
Schaltung/Schaltungen mit LTSpice für 100 Hz herauszubekommen ?
Die kleinste Frequenz wäre ja 100 Hz, wo der Kondensator am größten sein
müsste.
Ich meine ein Kondensator kostet nichts, aber warum irgendein großen
einbauen, wenn es auch ein kleinerer tut ?
Grüße
Matthias
R = 1 / (2*pi*F*C)
pi = 3.14159
F= Frequenz in Hz
C = Kondensator in Farat
Zu grosse Kondensatoren sind schlecht weil sie hohe Frequenzen
schlechter übertragen und weil du den Verstärker nicht mit unhörbaren
Frequenzen (unter 20Hz) belasten willst.
Matthias schrieb:> Gibt es eine Möglichkeit, den Widerstand der nachfolgenden> Schaltung/Schaltungen mit LTSpice für 100 Hz herauszubekommen ?>> Die kleinste Frequenz wäre ja 100 Hz, wo der Kondensator am größten sein> müsste.>> Ich meine ein Kondensator kostet nichts, aber warum irgendein großen> einbauen, wenn es auch ein kleinerer tut ?
Erstens mal funktionieren die sowieso nicht, dem Eingangs-OpAMp fehlt
ein Gleichstrompfad. Hättest du den, würdest du auch nicht nach dem
Eingangswiderstand fragen (diese Murksschaltung gab es doch schon vor 1
Monat)
1
Eingang --100uF--+--OpAmp
2
|
3
Eingangswiderstand
4
|
5
Masse
Was ist üblich ? Ein Eingangswiderstand von 22k bei Audio. Mehr erhöht
das Rauschen, weniger belastet den Ausgang.
Dann sind 100uF für 100Hz natürlich ausreichend, haben aber vor allem
massive Nachteile: Der Einschaltplopp dauert 11 Sekunden, bis sich die
Gleichspannung einstellt, so lange müsste man also die
Lautsprechermembranen per Mute abschalten, bevor man nach dem
Einschalten der Stromversorgung die Übertragung freischaltet.
Und niemand hat etwas von einer unteren -3dB Grenzfrequenz von 0.07Hz,
die hilft auch nichts. Man will eigentlich 20Hz als untere
Grenzfrequenz, weil darunter eh nichts mehr zu hören ist. 360nF wären
also ok.
Dasselbe gilt für C26.
Also, C25 arbeitet ja auf eine extrem hochohmige Last, allerdings darf
der Eingang vn U13 auch nicht ohne Widerstand nach GND betrieben werden.
Der kann aber durchaus 50k betragen, so dass für C25 auch geschätzt 100n
reichen würden.
Auch der +Eingang von U11 floatet, er hat keinen Pfad nach GND. Am
Besten man ersetzt C26 durch einen Draht!
Matthias schrieb:> Gibt es eine Möglichkeit, den Widerstand der nachfolgenden> Schaltung/Schaltungen mit LTSpice für 100 Hz herauszubekommen ?
Ja, auch das geht. Für die graphische Darstellung kann man auch eine
Formel eintragen, also Uin/Iin. LtSpice stellt dann den Widerstand über
der Frequenz dar.
Hallo und vielen Dank für eure Antworten,
hat mir sehr geholfen.
Also die untere Grenzfreuquenz habe ich so gewählt, weil ich für die
Frequenzen < 100 Hz noch einen Tiefpass extra nehmen möchte.
Ich möchte mir eine Lichterorgel bauen.
Ganz allgemeine Antwort: Man macht ein Kleinsignal-Ersatzschaltbild und
vereinfacht das dann zu nem RC-Hochpass und tippt dessen Werte in einen
RC-Glied calculator seiner Wahl ein.
Man stellt dann fest, dass bei sehr hohem Eingangswiderstand der
Schaltung der Koppelkondensator auch recht klein ausfallen darf. Also
für Audio auch mal 100nF statt 100uF.
THOR schrieb:> Ganz allgemeine Antwort: Man macht ein> Kleinsignal-Ersatzschaltbild und> vereinfacht das dann zu nem RC-Hochpass und tippt dessen Werte in einen> RC-Glied calculator seiner Wahl ein.>> Man stellt dann fest, dass bei sehr hohem Eingangswiderstand der> Schaltung der Koppelkondensator auch recht klein ausfallen darf. Also> für Audio auch mal 100nF statt 100uF.
Vielen Dank. Für einfache Transistorschaltungen haben wir das mal im
Studium gemacht, aber für solche Op-Schaltungen ..... ;-)
Wie ist das ganze denn, wenn ich einmal einen invertierenden Verstärker
vor der Schaltung und einmal hinter der Schaltung packe ?
Reicht es dann, jeweils die Eingänge so zu beschalten ?
Bzw. kann man beim unteren Bandpass den Koppelkondensator weglassen,
aufgrund von C4 ?
Grüße
Matthias schrieb:> Wie ist das ganze denn, wenn ich einmal einen invertierenden Verstärker> vor der Schaltung und einmal hinter der Schaltung packe ?
Vor der Schaltung ist gut, weil dann die erste Filterstufe eine
definierte Impedanz sieht.
Hinter der Schaltung ist nutzlos (so lange es derselbe OpAmp Typ ist)
denn der Ausgang wird dadurch nicht kräftiger. Und hinterher verstärken
ist rauschmässig auch doof. Lediglich wenn die Spannung im Filter sonst
zu hoch für die Versorgungsspannung wäre, würde man den Filter mit
geringeren Signalpegel durchlaufen.
Der invertierende Verstärker hat natürlich eine Eingangsimpedanz in Höhe
des ersten Widerstandes, er braucht keinen zweiten nach Masse
ableitenden Widerstand.
Matthias schrieb:> Für einfache Transistorschaltungen haben wir das mal im> Studium gemacht
Offenbar nicht, massiver Mangel an Grundlagenverständnis.
> Gibt es eine Möglichkeit, den Widerstand der nachfolgenden> Schaltung/Schaltungen mit LTSpice für 100 Hz herauszubekommen ?
Spannung von (z.B.) 1V bei 100Hz anlegen, Strom von LTSpice errechnen
lassen.
Matthias schrieb:> Wie ist das ganze denn, wenn ich einmal einen invertierenden Verstärker> vor der Schaltung und einmal hinter der Schaltung packe ?> Reicht es dann, jeweils die Eingänge so zu beschalten ?
In beiden Fällen sind die rot eingezeichneten Widerstände unnötig. Denn
es handelt sich jeweils um invertierende Verstärker. Der (+) Eingang des
OPV liegt jeweils an GND - womit der DC-Arbeitspunkt beider OPV Eingänge
auf 0V festgelegt ist. Da der OPV die Spannung an seinem (-) Eingang
über die Gegenkopplung aktiv nachregelt, ist die Impedanz an diesem
Punkt näherungsweise 0 und der Eingangswiderstand der Stufe ist gleich
dem Widerstand vor dem (-) Eingang des OPV.
> Bzw. kann man beim unteren Bandpass den Koppelkondensator weglassen,> aufgrund von C4 ?
Richtig. C4 blockt eventuelle Gleichspannung am Eingang, so daß diese
keine Einfluß auf den Arbeitspunkt des OPV hat.
Die rot eingekringelte Schaltung rund um U16 erscheint mir im ganzen
sinnlos. Die hat eine "Verstärkung" von -1/2000. Selbst wenn U2 an der
Aussteuerungsgrenze arbeitet, kommt da kaum noch was raus.
Nicht ganz uninteressant ist auch die DC-Kopplung von U19, U17 und U18
in der oberen Schaltung. Da die Gegenkopplung für DC und AC gleich ist,
wird eine eventuelle Offsetspannung von U19 in den folgenden Stufen
mitverstärkt und erscheint folglich verstärkt am Ausgang von U18. Mit
der gegebenen Dimensionierung ist das vermutlich problemlos, aber wenn
man Schaltungen mit höherer Verstärkung baut, wird man entweder die
Gegenkopplung für DC auftrennen (DC-Verstärkung wird 1) oder
Koppelkondensatoren zwischen die einzelnen Stufen setzen.
Axel S. schrieb:> Matthias schrieb:>>> Wie ist das ganze denn, wenn ich einmal einen invertierenden Verstärker>> vor der Schaltung und einmal hinter der Schaltung packe ?>> Reicht es dann, jeweils die Eingänge so zu beschalten ?>> In beiden Fällen sind die rot eingezeichneten Widerstände unnötig. Denn> es handelt sich jeweils um invertierende Verstärker. Der (+) Eingang des> OPV liegt jeweils an GND - womit der DC-Arbeitspunkt beider OPV Eingänge> auf 0V festgelegt ist. Da der OPV die Spannung an seinem (-) Eingang> über die Gegenkopplung aktiv nachregelt, ist die Impedanz an diesem> Punkt näherungsweise 0 und der Eingangswiderstand der Stufe ist gleich> dem Widerstand vor dem (-) Eingang des OPV.>>> Bzw. kann man beim unteren Bandpass den Koppelkondensator weglassen,>> aufgrund von C4 ?>> Richtig. C4 blockt eventuelle Gleichspannung am Eingang, so daß diese> keine Einfluß auf den Arbeitspunkt des OPV hat.>> Die rot eingekringelte Schaltung rund um U16 erscheint mir im ganzen> sinnlos. Die hat eine "Verstärkung" von -1/2000. Selbst wenn U2 an der> Aussteuerungsgrenze arbeitet, kommt da kaum noch was raus.>> Nicht ganz uninteressant ist auch die DC-Kopplung von U19, U17 und U18> in der oberen Schaltung. Da die Gegenkopplung für DC und AC gleich ist,> wird eine eventuelle Offsetspannung von U19 in den folgenden Stufen> mitverstärkt und erscheint folglich verstärkt am Ausgang von U18. Mit> der gegebenen Dimensionierung ist das vermutlich problemlos, aber wenn> man Schaltungen mit höherer Verstärkung baut, wird man entweder die> Gegenkopplung für DC auftrennen (DC-Verstärkung wird 1) oder> Koppelkondensatoren zwischen die einzelnen Stufen setzen.
Vielen Dank für die Klasse Erklärung !
Den invertierenden Verstärker von -1/2000 habe ich jetzt vor der
Schaltung gepackt. Das Problem ist, dass die nachfolgende Schaltung
(Bandpass) eine Verstärkung von ca 90 dB liefert.
Wie/Ob das ganze nachher in der Praxis funktioniert muss ich mal
schauen.
Laut LTSpice habe ich hinterher mit den invertierenden Verstärker eine
Verstärkung von ca 23 dB, was evtl noch zu hoch ist.
koppel.jpg
(90 KB)
