Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Rail-to-Rail OP-Amp für Audio


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.
von Stefan (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

ich möchte diese Schaltung nachbauen: 
https://www.electrosmash.com/pedalshield-mega
In der Schaltung verstärkt der Op amp ein Gitarrensignal (ungefähr 
200mV) mit DC Offset auf 3.3V, um ein optimiertes Signal für den ADC zu 
liefern.

Der dort verwendete TL972IPE4 Op amp hat leider Lieferzeiten von 12 
Wochen, weswegen ich gerne eine Alternative verwenden möchte.
Da ich leider nur mit den Grundlagen von Operationsverstärkern vertraut 
bin, wollte ich fragen, ob der SGM722XS/TR eine gute Alternative ist. 
Spezifikationen zu beiden Op amps findet ihr unten.

Die Verstärkungsbandbreite beträgt bei meiner Alternative 11Mhz statt 
12Mhz. Mit den restlichen Angaben (Anstiegsrate, Eingangsruhestrom, etc) 
kann ich leider nix anfangen, bzw bin mir über ihre Relevanz nicht 
bewusst.

Vielen Dank für die Hilfe,
Gruß Stefan

TL972IPE4: 
https://www.mouser.de/ProductDetail/Texas-Instruments/TL972IPE4/?qs=pZC5fsuWujFXUi1CsIDJ3Q%3D%3D&gclid=Cj0KCQjwm9D0BRCMARIsAIfvfIYzK6ZKzqyQQo57sT89TY5Vcg-idpNpynUQsPb6pFTxIeqIgOr-z7saAlTcEALw_wcB

SGM722XS/TR: 
https://www.reichelt.de/2-fach-rail-to-rail-cmos-op-1-5-5v-11mhz-8-5v-s-so-8-sgm722xs-tr-p276091.html?&trstct=pol_0&nbc=1

von Thomas (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der eine hat ultra-low THD, der andere dazu nichtmal eine Angabe. Klang 
komplett egal?

von Max M. (jens2001)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Tut mir leid, mit THD kann ich leider nichts anfangen...

von Thomas (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> Tut mir leid, mit THD kann ich leider nichts anfangen...

dann suchst du besser keinen neuen IC aus sondern nimmst den 
vorgeschlagenen. Wenn du ins Datenblatt schaust das du verlinkst, auf 
Seite 16 siehst du geschätzt 15 verschiedene Arten von dem 972 oder 974, 
ich bin mir sicher mouser hat da den ein oder anderen auf Lager.

von Guest (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> Tut mir leid, mit THD kann ich leider nichts anfangen...

Dann solltest du es besser ganz sein lassen und was fertiges kaufen. 
Oder du bemühst dich etwas und liest dich zumindest mal in die 
Grundlagen ein um zu verstehen warum gewissen Eigenschaften der Bauteile 
für die Anwendung wichtig sind.

von Helmut S. (helmuts)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Der TL97x hat nur eine Stromquelle plus Transistor als Ausgangsstufe. 
Damit ist dieser Opamp extrem empfindlich auf die Last. Deshalb würde 
ich den nie nehmen. Mich wundert warum TI so etwas überhaupt baut.

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Thomas schrieb:
> Stefan schrieb:
>> Wenn du ins Datenblatt schaust das du verlinkst, auf
> Seite 16 siehst du geschätzt 15 verschiedene Arten von dem 972 oder 974

Danke für den Tipp, dann guck ich da mal!

Max M. schrieb:
> Lagerbestand:
> 860 sofort lieferbar

Oh da habe ich an der falschen Stelle geguckt. Aber bei 20€ 
Versandkosten ist das Lager auch scheinbar nicht in Europa...

von Carl D. (jcw2)


Bewertung
3 lesenswert
nicht lesenswert
In der angegebenen Schaltung geht das Signal auf eine 10-Bit ADC eines 
Atmega256... Da braucht man nicht besonders viel Goldohrenchip als 
Vorstufe. Es geht nur um R2R, um die 10 Bit auch auszunutzen.

von Klaus R. (klara)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> Der dort verwendete TL972IPE4 Op amp hat leider Lieferzeiten von 12
> Wochen, weswegen ich gerne eine Alternative verwenden möchte.
> Da ich leider nur mit den Grundlagen von Operationsverstärkern vertraut
> bin, wollte ich fragen, ob der SGM722XS/TR eine gute Alternative ist.
> Spezifikationen zu beiden Op amps findet ihr unten.

Der SGM722XS hat keine so schlechten Daten. Nach TI ist der TL972 nur im 
Output R2R, nicht der Input. Der SGM722XS hat den Out- und Input in R2R 
(rail to rail). Das ist für diese Schaltung schon gut. Im Rauschen ist 
TL972 etwas besser. Er wird mit 4 nV/√Hz angegeben. Die hat er bei 1 
kHZ. Der SGM722XS liegt da etwas über 10 nV/√Hz und ist damit aber immer 
noch Low Noise. Bei 100 Hz hat er 20 nV/√Hz und der TL972 schon 10 
nV/√Hz. Zum Vergleich, Jahre lang waren die TL071, TL072 und TL074 
beliebte rauscharme OPV für Gitarren. Die TL07x-Serie hatte @ 1kHz 15 
nV/√Hz. Also alles ist im grünen Bereich.

Für das Rauschen ist so und so nur der reine ohmsche Widerstand der 
Signalquelle interssant. Und das dürfte bei einer Gittarre eine Spule 
sein. Der Kupferdraht hat dann bestenfalls wenige Hundert Ohm. Selbst 
ein TL071 rauscht damit noch nicht so schnell.

Die einzige Sorge machte mir +UB, die Versorgungsspannung. Der TL972 
verträgt 12 V und der moderne SGM722XS nur 5,5 V. Aber die Schaltung 
wird ja aus den 5,0 V des Ardurino gespeist. Alles klar.

Zum Klirrfaktor (THD) werden zum SGM722XS keine Angaben gemacht. Hier 
kann aber nur ein Diagramm eine vernüftige Aussage machen. Allerdings 
ist die Beschaltung des OPV für den effektiven Klirrfaktor wichtig. Je 
höher die Leerlaufverstärkung des OPV ist und je größer die 
Gegenkopplung ist, desto geringer ist der resultierende Klirrfaktor.

Der Klirrfaktor wird beim TL972 unter optimalen Bedingungen mit 0,003% 
angegeben. Jedoch sieht man im Datenblatt nur max. 80 dB Verstärkung bei 
2 K Last.
Der SGM722XS hat bei 600 Ohm Last noch ca. 94 dB Open-Loop-Verstärkung.

Also, in der Gegenkopplung ist der SGM722XS bestimmt nicht schlechter 
als der TL972.

OK, es gibt da noch andere Feinheiten auf die versiertere Anwender 
achten. Aber generell wirst Du mit dem SGM722XS für 1,15 € keinen 
Fehlkauf machen.

mfg Klaus

von MaWin (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> weswegen ich gerne eine Alternative verwenden möchte

OPA2197, MUSES8832, LT1677 ?

von Carl D. (jcw2)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Klaus R. schrieb:
>
> Für das Rauschen ist so und so nur der reine ohmsche Widerstand der
> Signalquelle interssant. Und das dürfte bei einer Gittarre eine Spule
> sein. Der Kupferdraht hat dann bestenfalls wenige Hundert Ohm. Selbst
> ein TL071 rauscht damit noch nicht so schnell.
>
Tonabnehmer haben Gleichstromwiderstände von 2..15 kΩ.

Aber da das ganze auf einen 10-Bit-AD-Wandler geht, ist das Rauschen 
ganz egal. Und am Ende der Digital-Sektion werden 2 8-Bit-PWMs so 
verschaltet, daß sie "16-Bit-DA-Wandlung" ergeben. So schlecht kann ein 
OpAmp gar nicht sein, daß er da nennenswert zum Geräuschlevel betragen 
kann. Einzig er muß mit Vcc=5V den Eingangsspannungsbereich des ADC von 
0..5V gut abdecken. Und da er kräftig verstärkt, nur ausgangsseitig.

: Bearbeitet durch User
von Thomas T. (runout)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Stefan schrieb:
> Tut mir leid, mit THD kann ich leider nichts anfangen...

und das ist auch gut so...

du brauchst overdrive ;-)

Runout

von Stefan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Vielen Dank für die ganzen hilfreichen Antorten und die Erklärung von 
Klaus R.!

von Klaus R. (klara)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Carl D. schrieb:
> Tonabnehmer haben Gleichstromwiderstände von 2..15 kΩ.

Endlich mal ein konkreter Wert. Danke, es gibt dazu wenig Quellen.

https://www.beis.de/Elektronik/Nomograms/R-Noise/ResistorNoise.html

Denmach bringt der Gleichstromwiderstand an sich schon folgendes 
Rauschen mit sich:
 2 kΩ ca.  6 nV/Hz
15 kΩ ca. 15 nV/Hz

Die Rauschspannungen addieren sich geometrisch. Siehe im Link: "Addition 
von Rauschspannungen".

Haben wir 2 kΩ rein ohmschen Widerstand mit 6 nV/√Hz Rauschen und einen 
SGM722XS  der mit 10 nV/√Hz rauscht, dann sieht die Summe am Eingang des 
OPV so aus:
Eingangsrauschen: Wurzel( 6² + 10²) = 11,7 nV/Hz      2 kΩ & SGM722XS  
Eingangsrauschen: Wurzel( 6² +  4²) =  7,2 nV/Hz      2 kΩ & TL972

Eingangsrauschen: Wurzel(15² + 10²) = 18,0 nV/Hz     15 kΩ & SGM722XS  
Eingangsrauschen: Wurzel(15² +  4²) = 15,5 nV/Hz     15 kΩ & TL972


Jetzt versteht man auch besser warum beim guten alten TL071 das Rauschen 
keine große Rolle spielte. Allerdings hätte man den nicht mit 5 V 
betreiben können. Und "rail to rail" war der auch nicht. Den hätte man 
am besten mit +9 V und -9 V, also symmterisch mit zwei Baterien 
betrieben.
mfg Klaus

von Carl D. (jcw2)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
2kΩ ist eher selten, denn Gitarrenspieler wollen viel "Output", 
eigentlich Verzerrung, deshalb ist "Widerstand", eigentlich eher "viel 
dünner Draht", etwas was nicht hoch genug sein kann.

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.