mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mikrofonverstärker mit LM358 rauscht stark


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
Autor: Fabian (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Leute,

für eine Schaltung mit einem NE567 (Tonerkennung, 
http://gemander.org/wp-content/uploads/2015/03/CW-DecoderSCH.png) 
benötige ich ein verstärktes Mikrofonsignal. Dazu habe ich die beide 
Schaltungen auf einem Steckbrett aufgebaut.

Die Verstärkerschaltung (V2 symbolisiert eine Elektretkapsel) 
funktioniert am Mic-Eingang des Computers recht gut, außer wenn ich die 
Schaltung mit dem NE567 (also nur die Spannungsversorgung) anschließe. 
Ab dann höre ich nur noch Rauschen (Frequenz abhängig von PT1 im 
verlinkten Schaltplan).

Mit dem Oszi habe ich jetzt mal die Versorgungsspannung gemessen (siehe 
Bild, hier 5mV/Div). Die VS ist normalerweise völlig glatt 
(Labornetzteil, analog), außer eben nach Anschluss der NE567-Schaltung.

Das Rauschen am Ausgang der Verstärkerschaltung sieht dann so aus wie 
die Versorgungsspannung. Trotz Abblock- und Pufferkondensatoren (fehlen 
im Plan) stellt sich keine Besserung ein. Nur wenn ich das Mikrofon 
kurzschließe oder den NE567 abklemme, ist der Ausgang ruhig.

Hat jemand eine Idee, wie ich das Problem lösen kann? Ist die Schaltung 
murks? Eine Verstärkerschaltung direkt mit einem BC547C habe ich noch 
nicht getestet. Wäre die hier besser geeignet?

Danke für eure Hilfe.

Liebe Grüße,
Fabian

PS: Ja, das Bild ist leider etwas unscharf, sollte aber reichen.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Warum postest du denn nicht die Schaltung mit dem Tondekoder, die das 
Problem verursacht? So hilft das nicht viel - ausser, das der LM358 
nicht der rauschärmste OpAmp auf dem Markt ist. Spielt hier aber keine 
grosse Rolle.
Die Schaltung sieht erstmal richtig aus.

Autor: Fabian (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
OK, hier nochmal direkt als PNG.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fabian schrieb:
> OK, hier nochmal direkt als PNG.

Wenn deine Versorgungsspannung einen solchen Ripple verursacht, dann 
mach doch mal den im Datenblatt vom 567 empfohlenen 1µ 
Entkoppelkondensator an die Versorgungsspannung.

Autor: Gunnar F. (gufi36)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Das Oszillogramm zeigt kein Rauschen, sondern ein periodisches Signal. 
Wie hoch ist denn die Frequenz?

Autor: Fabian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gunnar F. schrieb:
> Wie hoch ist denn die Frequenz?

Die habe ich noch nicht ausgerechnet, weil diese abhängig von PT1 ist. 
PT1 legt ja die Abgleichfrequenz für den NE567 fest und ist somit nicht 
immer gleich.

HildeK schrieb:
> Wenn deine Versorgungsspannung einen solchen Ripple verursacht, dann
> mach doch mal den im Datenblatt vom 567 empfohlenen 1µ
> Entkoppelkondensator an die Versorgungsspannung.

Beide ICs haben schon einen 100nF Kerko und 100µF Elko, was aber nur 
wenig Besserung brachte.

Autor: Fabian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Fabian schrieb:
> Beide ICs haben schon einen 100nF Kerko und 100µF Elko, was aber nur
> wenig Besserung brachte.

Nachtrag: Das Signal ist jetzt nicht mehr so verzerrt und sieht fast wie 
ein reiner Sinus aus. Zuvor hatte ich den Elko nur neben dem IC stecken, 
jetzt dirket an den Versorgungspins.

Die Frequenz beträgt aktuell knapp 800Hz, darauf soll der NE567 auch 
reagieren.

Autor: Udo S. (urschmitt)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dein Verstärker ist auch ziemlich am Limit, bzw. schon drüber.
2,5V Ruhesignalpegel, Verstärkung ca. 50fach und 20mV AC Eingangspegel.
macht am Ausgang ein Pegel zwischen 1,5 und 3,5V.
Allerdings kommt der LM 358 bei 5V Versorgung nicht über 3,3-3,5V am 
Ausgang laut Datenblatt (bei 2kOhm Lastimpedanz).
Besser einen Rail to Rail einsetzen, oder dafür sorgen daß die 
Ausgangsspannung nicht über 3V kommt.

: Bearbeitet durch User
Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Fabian schrieb:
> Nachtrag: Das Signal ist jetzt nicht mehr so verzerrt und sieht fast wie
> ein reiner Sinus aus. Zuvor hatte ich den Elko nur neben dem IC stecken,
> jetzt dirket an den Versorgungspins.

Schau dir mal im Datenblatt den Layoutvorschlag an. Ich habe den 567 
zwar noch nie eingesetzt, aber bei einem solchen Vorschlag scheint alles 
ein wenig kritisch und empfindlich zu sein. Steckbrett ist wohl nicht so 
geeignet.

Zusätzlich: mach in die Versorgung des OPA ein RC-Glied. Ich schlage mal 
100R und 10uF ... 100uF vor ... Ähnliches würde ich auch bei der 
Mikroversorgung vorsehen.
Gerade auch der Teiler aus R1 und R2 koppelt wunderschön jeden 
VCC-Spannungsdreck in den OPA ein. Du könntest zusätzlich den R1 auch 
zweiteilen: 9k1 und 91k (oder 18k/82k) und dazwischen ein C (1uF z.B.) 
nach GND.

Und lege die Versorgungsleitungen so, dass der NE567 auf der 
Netzteilseite liegt, erst danach GND und VCC zum OPA führen. Immerhin 
willst du ca. 22fach verstärken (@Udo S.: es ist nicht v=50).

Autor: Harald W. (wilhelms)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Fabian schrieb:

> Eine Verstärkerschaltung direkt mit einem BC547C habe ich noch
> nicht getestet. Wäre die hier besser geeignet?

Naja, der LM358 ist als Audioverstärker wirklich nicht gut geeignet.
Der ähnlich billige NE5532 ist da schon deutlich besser.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Harald W. schrieb:
> Der ähnlich billige NE5532 ist da schon deutlich besser.

Naja, bei 5V Single Supply ist der eher nicht geeignet.
Und, eine Schaltung zur Tonerkennung braucht keinen rauscharmen 
HiFi-Audio-OPA.

Autor: Fabian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
HildeK schrieb:
> Zusätzlich: mach in die Versorgung des OPA ein RC-Glied. Ich schlage mal
> 100R und 10uF ... 100uF vor ... Ähnliches würde ich auch bei der
> Mikroversorgung vorsehen.

> Und lege die Versorgungsleitungen so, dass der NE567 auf der
> Netzteilseite liegt, erst danach GND und VCC zum OPA führen. Immerhin
> willst du ca. 22fach verstärken (@Udo S.: es ist nicht v=50).

Danke! Das waren wertvolle Tipps. Ich habe jetzt beides gemacht und 
siehe da, es hört sich gar nicht mal sooo schlecht an. Das "Rauschen" 
ist scheinbar weg. Ein kleiner Rest ist noch da, der stört (mich) aber 
nicht.

Morgen lade ich mal zwei Audiodateien hoch, einfach zum Vergleich. 
Vorher kontrolliere/optimiere ich nochmal den Aufbau. Der Tag war 
einfach zu lang, sonst würde ich es jetzt machen.

HildeK schrieb:
> Steckbrett ist wohl nicht so
> geeignet.

Wenn es jetzt gehen sollte, kommt es direkt auf Lochraster.

Harald W. schrieb:
> Naja, der LM358 ist als Audioverstärker wirklich nicht gut geeignet.

Die Bastelkiste eines Anfängers ist d/noch recht dürftig bestückt ;)

Hätte nur noch einen TL084 da...

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
Fabian schrieb:
> Ist die Schaltung murks?

Ja. R1:R2 überträgt Störungen der Versorgungsspannung direkt ins 
Mikrophonsignal, die werden dann verstärkt und stören die Versorgung 
noch mehr, es schwingt.

Fabian schrieb:
> Hat jemand eine Idee, wie ich das Problem lösen kann?

Bau stattdessen 10k+10k mit 100uF nach Masse und lege von dort einen 
100k an den OpAmp Eingang.

Auch die 4k7 zum Mikrophon übertragen Störungen. Nimm stattdessen 2 x 
4k7 in Reihe und stütze deren Verbindungspunkt mit 47uF an Masse.

Lege alle Masseleitungen direkt an U- des LM358, Sternpunkt.

Autor: Fabian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> Bau stattdessen 10k+10k mit 100uF nach Masse und lege von dort einen
> 100k an den OpAmp Eingang.

Danke, Mawin. Ich hoffe ich habe dich so richtig verstanden:
+-------------+---------------+---------------------------------+
              |               |
              |               |
             +++             +++
             | | 4k7         | |  10k
             | |             | |
             +++             +++       100k
              |               |       +-----+
      +-------+          -----+-------+     +-----+  OPV (+)
      |       |          |    |       +-----+
      |      +++         |   +++
47µ +---+    | | 4k7     |   | |  10k
    +---+    | |         |   | |
      |      +++         |   +++
      |       |          |    |
      |       +----------+    |
      |       |             +---+  100µ
      |       +             +---+
      |   Elektret            |
      |       |               |
 +----+-------+---------------+----------------------------------+


Autor: Fabian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mist, da fehlt noch der 220nF Koppel-C.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Fabian schrieb:
> Mist, da fehlt noch der 220nF Koppel-C.

War ja im Prinzip das selbe, was ich son vorgeschlagen hatte.
Falsch in deiner Zeichnung ist aber die Verschaltung der beiden 10k mit 
den 100μF!
Die beiden 10k sollen ganz normal als Teiler dienen. Das C kommt an den 
Knotenpunkt und filtert dieseTeilspannung.
Nebenbei: der LM358 kommt fast auf GND, nicht jedoch auf VCC am Ausgang. 
Man sollte daher eher auf knapp 2V herunterteilen, also den oberen 10k 
etwas größer wählen.

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Oh, falsch ist auch der Ausgang des Elektret: der muss nach den 100k 
direkt an den Eingang +E.

Autor: vanHelsing (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
NE5532 oder TL072 funktioniert. Habe das Teil hier aufgebaut als 
Messmikro. auch mit 5V ausserhalb der specs.

Beim Elektret kann man einen "Linkwitz-Mod" machen und den eingebauten 
FET als Spannungsfolger betreiben.

Schau mal unter linkwitzlab.com solange es das noch gibt (r.i.p.).

Das Kapselgehäuse aus Alu habe ich mit einem Draht in den Gummi 
gequetscht und die Verbindung zum Gehäuse durchgekratzt.

LM358 hat wirklich schlimm gerauscht.

...

Autor: Michael B. (laberkopp)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Fabian schrieb:
> Danke, Mawin. Ich hoffe ich habe dich so richtig verstanden:

Wohl eher so:
+-------------+---------------+---------------------------------+
              |               |
              |               |
             +++             +++
             | | 4k7         | |  10k
             | |             | |
             +++             +++       100k
              |               |       +-----+
      +-------+               +----+--+     +----+-- OPV (+)
      |       |               |    |  +-----+    |
      |      +++             +++   |             |
47µ +---+    | | 4k7    10k  | |   |             |
    +---+    | |             | |   |             |
      |      +++             +++   |             |
      |       |      ||       |    |             |
      |       +------||-------(----(-------------+
      |       |      ||       |    |    
      |       +               |   --- 100uF
      |   Elektret            |   ---
      |       |               |    |
 +----+-------+---------------+----+-----------------------------+

Autor: Fabian (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Die Schaltung ist jetzt nach euren Vorschlägen aufgebaut und ich bin 
mehr als  zufrieden. Für meine Zwecke sollte es reichen, denn die 
Tonerkennung klappt ohne Probleme, auch an einem Schaltnetzteil.

Auch beim Anschluss an den PC ist es viel besser, das übertönende 
Störgeräusch aus der Versorgungsspannung ist weg. Aber das war ja eh nur 
zum Test. Vielleicht werde ich mich (bei Gelegenheit) noch mit dem 
Rauschen beschäftigen.

Danke nochmal an alle die mir geholfen haben. Ihr seid einfach Klasse! 
:)

Autor: Fabian (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hinweis: Im zuvor beigefügten Schaltplan haben die Kondensatoren noch 
die falschen Werte...

Autor: till (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du hast aber Abblock-Kondensatoren direkt an den 
Spannungsversorgungs-Pins verlötet?!?

https://rn-wissen.de/wiki/index.php/Abblockkondensator

Falls nein, brauchst du gar nicht weiter auf Fehlersuche zu gehen! Dann 
block erst mal richtig ab, sonst schwingt und rauscht dein OP weiter vor 
sich hin.

Abblocken kannst du z.B. so wie hier:
https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRuIUwdVsiCks4LrLKNus_pEgrLAzi9VcIfnK5NZL5R4pfzlvWJHg


#abblockkondensator_vergessen

Autor: Holger R. (holgerr)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Udo S. schrieb:
> Dein Verstärker ist auch ziemlich am Limit

Die Verstärkung ist viel zu hoch.
Die Schaltung gehört in die Tonne.
Entweder baut man Mic.-Verstärker mit hochwertigem IC
oder mindenstens dreistufig.

Holger

Autor: Mark S. (voltwide)
Datum:

Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Holger R. schrieb:
> Udo S. schrieb:
>> Dein Verstärker ist auch ziemlich am Limit
>
> Die Verstärkung ist viel zu hoch.
> Die Schaltung gehört in die Tonne.
> Entweder baut man Mic.-Verstärker mit hochwertigem IC
> oder mindenstens dreistufig.
>
> Holger

Ach was!

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
Datum:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Holger R. schrieb:
> Die Verstärkung ist viel zu hoch.
> Die Schaltung gehört in die Tonne.
> Entweder baut man Mic.-Verstärker mit hochwertigem IC
> oder mindenstens dreistufig.

Das ist hier völlig wurscht. Ich hätte noch einen 100 Ohm Widerstand in 
den Ausgang des 358 gelegt, damit der kleine Kerl nicht direkt auf den 
Diodenlimiter arbeiten muss, aber sonst spielt Qualität der Verstärkung 
hier keine Rolle. Und runterdrehen geht ja immer.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.