Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Suche hochohmigen, rauscharmen OpAmp


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 Peter B. (olduri)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi,

es geht mir darum, einen Wien-Brücken-Oszillator mit Drehko-Abstimmung 
zu bauen. Dazu soll ein OpAmp mit FET-Eingängen verwendet werden. Die 
R-C-Glieder sind naturgemäß ziemlich hochohmig. (> 10 M), was natürlich 
ein J-FET-Eingang schon schafft, aber wäre nicht vielleicht ein 
MOSFET-Eingang günstiger? Und welcher Baustein hätte im Bezug auf das 
Rauschen in dieser Konstellation evtl merkbare Vorteile?

Was mir dazu einfällt, ist der CA3140, welcher schon recht betagt ist, 
aber deshalb trotzdem gut geeignet sein könnte.
Ansonsten wäre wohl auch ein TL081 möglich (bzw. 82/84, falls ich die 
anderen Verst.Kanäle noch brauchen kann)
Vielleicht habt ihr noch andere Bausteine auf dem Schirm?
Versorgungsp. soll +/- 15V sein, besondere DC-Stabilität (geringer 
Offset usw) sind nicht nötig.

Also, wenn euch dazu was einfällt ...

Grüße, Peter B.

Nähere Infos zu einem ähnlichen, bereits durchgeführten Projekt gibt es 
hier:
Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2020)"

von Udo K. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Du kannst einen opa140 oder opa1678 verwenden, besser wird es nicht.
Musst du wirklich so hochohmig sein?  Alle mir bekannten
Wien-Oscillatoren verwenden bipolare Opamps, die
besseren AD797 oder LM4562.  Die Cmos opamps haben meist viel 1/f
Rauschen.

von Helmut S. (helmuts)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
JFet-Opamps sind bezüglich Rauschen im allgemeinen besser als 
CMOS-Opamps da deren 1/f Grenzfrequenz der Rauschspannungsdichte Faktor 
10 tiefer liegt als bei CMOS-Opamps.

Im Datenblatt nennt sich dieser Parameter "Equivalent Input Noise 
Voltage", angegeben in nV/sqrt(Hz).

von Mike (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Suchst due eher einen niedrigen Rauschstrom oder eine kleine 
Rauschspannung?
Im ersten Fall sind CMOS-OPamps ideal, die haben aber meist sehr 
schlechte Rauschspannungswerte. Bei bipolaren ist es umgekehrt. 
JFET-Eingänge bieten meist einen guten Kompromiss. Die TL07-Serie wird 
z.B. gerne für Mikrofonverstärker genutzt.
Hochohmige Widerstände im frequenzbestimmenden Glied verursachen von 
sich aus viel Rausschpannung, also mal nachrechnen, was ein besserer 
OPAMP überhaupt bringt. Welchen Frequenzbereich soll Dein Oszillator 
abdecken? Bei niedrigen Frequenzen wird das 1/f-Rauschen wichtig. Das 
beginnt je nach Opamp meist unterhalb von 100-1000Hz an anzusteigen.

von MaWin (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Peter B. schrieb:
> Also, wenn euch dazu was einfällt ...

Für eine Wien-Brücke braucht man weder besonders hochohmige 
'Elektrometer' noch besonders rauscharme (welches Rauschen denn 
überhaupt, Strom- oder Spannungsrauschen ?) OpAmps, sondern möglichst 
Klirrfaktorarme (falls der überhaupt in der Anwendung eine Rolle spielt) 
und mit hoher CMRR.

Ein FET-OpAmp ist auch Steinzeit, heute sind CMOS-OpAmps üblch (wie der 
CA3140 auch schon war, der TL084 aber nicht).

Peter B. schrieb:
> Versorgungsp. soll +/- 15V sein

Das auch noch, richtig Steinzeit.

Wichtiger wäre die Frage des Frequenzbereichs (Audio? Dann nimmt man 
einen guten Audioopmap, die Verwendung eines Audiospektrums klingt ja 
danach).
Und wenn ich deine Schaltung dort sehe, sollte der OpAmp Treiberleistung 
für die übertriebene Glühlampe haben. Audioopamps werden hier aufgeführt 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.30.1

von Helmut S. (helmuts)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
> Nähere Infos zu einem ähnlichen, bereits durchgeführten Projekt gibt es
hier: Beitrag "Re: Zeigt her eure Kunstwerke (2020)"

Ich sehe gerade, dass dort 10MOhm Widerstände in den RC-Gleidern drin 
sind. Die haben eine Rauschspannung von 400nV/sqrt(Hz). Da musst du dir 
um den Opamp keine Sorgen mehr machen. So schlechte JFet-Opamps oder 
MOS-Opamps wist du kaum finden.

http://www.sengpielaudio.com/calculator-noise.htm

: Bearbeitet durch User
von Peter B. (olduri)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erst mal Dank für Eure schnellen Antworten!

Mit dem Nachrechnen ist das so eine Sache - ich bin reiner "Hobbyist" 
und Praktiker, Grundkenntnisse ja, aber wenn es rechnerisch so ans 
eingemachte geht ... Darum halt die Frage nach Eure Einschätzung.

Das Ding soll dann schon bis 20 Hz, vielleicht sogar 10 Hz runter gehen. 
Und auch wenn es nur ein FUN-Projekt ist, wäre es natürlich nett, gute 
Werte zu erreichen.

Bipolare Eing. kommen sowieso nicht in Frage, und es könnte schon sein, 
dass die hochohmigen Rs so viel rauschen, dass es egal ist, was der 
OpAmp dahinter macht.

MfG

Peter B.

von Helmut S. (helmuts)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
fmin = 10Hz
Cmax = 1nF

f = 1/(2*pi*R*C)

R = 1/(2*pi*C*f)

R = 16MOhm

von Günter Lenz (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Schau mal hier, den habe ich aufgebaut und funktioniert gut.

http://www.blunk-electronic.de//BB/pdf/rc_generator_ebs41.pdf

von Helmut S. (helmuts)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Peter B.
warum möchstest du unbedingt mit zwei Drehkondensatoren die Frequenz 
einstellen?
Der Standard ist die Frequenzeinstellung durch Veränderung der beiden 
Widerstände(Stereo-Potentiomter).

von ths (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das fragt man sich. Drehkondensatoren habe ich zum letzten Mal in Omas 
Röhrenradio geshen.

von Peter B. (olduri)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ths schrieb:
> Das fragt man sich. Drehkondensatoren habe ich zum letzten Mal in Omas
> Röhrenradio geshen.
Das mit den Drehkos hat auch große Vorteile. Z,B. Gleichlauf besser als 
jedes Stereopoti, deshalb nur geringe Nachregelung nötig.

von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Peter B. schrieb:
> es geht mir darum, einen Wien-Brücken-Oszillator mit Drehko-Abstimmung
> zu bauen. Dazu soll ein OpAmp mit FET-Eingängen verwendet werden. Die
> R-C-Glieder sind naturgemäß ziemlich hochohmig. (> 10 M), was natürlich
> ein J-FET-Eingang schon schafft, aber wäre nicht vielleicht ein
> MOSFET-Eingang günstiger? Und welcher Baustein hätte im Bezug auf das
> Rauschen in dieser Konstellation evtl merkbare Vorteile?

Wie Vorposter schon sagten: JFET rauscht etwas weniger als CMOS. 
Allerdings ist Rauscharmut in dieser Schaltung gar nicht so wichtig. Der 
OPV arbeitet ja als Oszillator mit mehreren Volt(!) Nutz-Amplitude. Auf 
ein paar µV Rauschen kommt es da kaum an.

Nimm einfach einen TL07x. Die wurden früher schon als "Audio-OPV" 
gehandelt, obwohl sie eher Mittelmaß sind. Aber für eine Wienbrücke 
reicht der allemal. Da du nur eine Verstärkung von knapp über 3 
brauchst, wäre auch zu überlegen, die Verstärkerstufe diskret 
aufzubauen. Wenn du mehr als den NF-Bereich abdecken willst, wäre das 
die Empfehlung. Der betagte GF21 von Präcitronic (Tätärä) kommt so von 
1Hz bis 3MHz.

Der viel wichtigere Teil ist die Amplitudenregelung. Eine Glühlampe ist 
da nicht die beste Wahl (aber einfach). Ein FET in der Gegenkopplung 
bringt im Zweifel deutlich besseren Klirrfaktor. Und du kannst die 
Zeitkonstante der Regelung umschalten (an die Signalfrequenz anpassen).

von Henrik_V (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bei den alten Luftdrehkos hätte man immerhin die Möglichkeit den 
Gleichlauf wortwörtlich hinzubiegen :)

An den TO: Nimm die OPs den Du hast bzw einfach bekommen kannst und fang 
an zu basteln. Wenn es dann besser werden soll: Jim Williams bis zum 
Schluß an klirrarmen Sinusgeneratoren gebaut. Darüber hat er (und 
zuletzt sein Kollege) sehr lesenswerte Appnotes geschrieben.

Achja, Soundkarten können erschreckend gute Tongeneratoren sein ...

von Peter B. (olduri)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erst mal vielen Dank für eure ganzen Antworten!

Axel S. schrieb:
> Der viel wichtigere Teil ist die Amplitudenregelung. Eine Glühlampe ist
> da nicht die beste Wahl (aber einfach). Ein FET in der Gegenkopplung
> bringt im Zweifel deutlich besseren Klirrfaktor. Und du kannst die
> Zeitkonstante der Regelung umschalten (an die Signalfrequenz anpassen).

Ja, ist auch so, vor allem in tiefen Frequenzbereichen, wo die 
Wärmeträgheit nicht ausreicht. Habe schon etliche Wien-Brücken-Gen. 
gebaut, mit FET-Regelung und mit Glühlampe. Ein FET hat auch seine 
Unlinearitäten in diesem Bereich.

Will vielleicht mal eine Lösung mit LDR und extra angepasstem 
Regelverstärker probieren - das wird wohl das eigentliche 
Experimentierfeld werden.

Grüße, P

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen, hallo Peter.

> Was mir dazu einfällt, ist der CA3140, welcher schon recht betagt ist,
> aber deshalb trotzdem gut geeignet sein könnte.

Nein, er könnte nicht nur, er ist es. Ich erinnere mich an eine solche 
Schaltung mit einem Doppel-Drehko 2*500pF. 'HAM-Radio Magazin' in den 
Heften ca. 1976 bis 1980. Das Teil habe ich damals auf einer Platine 
nachgebaut.
Dümpelt sicher noch irgendwo in den Tiefen meiner Schatullen.
Nachteile: handempfindlich wie Sau und für die Spannungsstabilisierung 
waren für damals ganz ausgefallene NTCs nötig. (Nicht wie heute: 'kriegt 
man alles bei Farnell und Co')
Das ist ja bei den Wien Oszillatoren auch kein einfaches Problem.
Den Hinweis von Helmut S. bzgl. Frequenz und den dazugehörigen Bauteilen 
mit den entspr. Werten solltest du auch beachten.
Ich hoffe du verzichtest darauf, den Artikel zu suchen.

73
Wilhelm

von Peter B. (olduri)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Henrik_V schrieb:
> Achja, Soundkarten können erschreckend gute Tongeneratoren sein ...

Genau. Wenn ich wirklich was messen will (Frequenzgang, Verhalten bei 
sprunghaften Laständerungen oder so etwas), dann nehme ich den Schleppi 
mit der USB-Soundkarte.

Noch was:
Ihr seid mir mit den Beiträgen immer ein, zwei Stufen voraus. Und jetzt 
melde ich mich erst mal bis heute Abend ab.

LG, Peter B.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wilhelm S. schrieb:
> Nein, er könnte nicht nur, er ist es. Ich erinnere mich an eine solche
> Schaltung mit einem Doppel-Drehko 2*500pF. 'HAM-Radio Magazin' in den
> Heften ca. 1976 bis 1980.

Kommt halt drauf an, was man bauen will.

Wenn es nur piepen soll, reicht das.

Wenn man Verstärkerschaltungen auf 0.0001% Klirr untersuchen will, sind 
diese Steinzeitschaltungen einfach als Generator ungeeignet, wären aber 
mit modernen Schaltungen möglich.

von Wilhelm S. (wilhelmdk4tj)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen.

@ Laberkopp

> Wenn es nur piepen soll, reicht das.

Bei Hewlett und Packard hat es mehr als nur gepiept, und das vor mehr 
als 70 Jahren.

> Wenn man Verstärkerschaltungen auf 0.0001% Klirr untersuchen will, sind
> diese Steinzeitschaltungen einfach als Generator ungeeignet, wären aber
> mit modernen Schaltungen möglich.

0.0001% Klirr, das sind -120dB, wenn ich mich nicht verrechnet habe.
Das schafft auch keine Soundkarte. Wer will es messen; wir sind im 
normalen Leben nicht bei der PTB. Wer braucht so etwas?

> diese Steinzeitschaltungen
Auch du wirst mit deinen Behauptungen die grundlegenden Dinge des Herrn 
Wien nicht wegdiskutieren können.

> mit modernen Schaltungen
ZEIGEN!

73
Wilhelm

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Henrik_V schrieb:

> Bei den alten Luftdrehkos hätte man immerhin die Möglichkeit den
> Gleichlauf wortwörtlich hinzubiegen :)

Deswegen hatte die letzte Platte oft Schlitze, um mit den einzelnen
Segmenten den Gleichlauf auch über den ganzen Drehbereich einstellen
zu können.

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Wilhelm S. schrieb:

>> Wenn man Verstärkerschaltungen auf 0.0001% Klirr untersuchen will, sind
>> diese Steinzeitschaltungen einfach als Generator ungeeignet, wären aber
>> mit modernen Schaltungen möglich.
>
> 0.0001% Klirr, das sind -120dB,

Wenn man mit -100dB zufrieden ist, reicht schon die "betagte"
Glühlampenstabilisierung aus.

von Michael B. (laberkopp)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

von ths (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich weiß nicht wieviele tausend Wien - Sinusgeneratoren wir pro Jahr in 
unsere Produkte einbauen, aber ich garantiere dass kein einziger 
Drehkondensator drin ist. Es wird immer die Widerstandskombination 
verändert. Es ist vorteilhaft, wenn man Kondensatoren mit 1% Toleranz 
oder weniger einsetzen kann.

von Harald W. (wilhelms)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
ths schrieb:

> Ich weiß nicht wieviele tausend Wien - Sinusgeneratoren wir pro Jahr in
> unsere Produkte einbauen, aber ich garantiere dass kein einziger
> Drehkondensator drin ist. Es wird immer die Widerstandskombination
> verändert. Es ist vorteilhaft, wenn man Kondensatoren mit 1% Toleranz
> oder weniger einsetzen kann.

Aber, wie schon gesagt, Drehkos kann man auf besseren Gleichlauf
trimmen. Speziell bei normalen Stereopotis ist der Gleichlauf
ziemlich schlecht. Das führt zu Amplitudenänderungen, wenn man
die Frequenz durchdreht.

: Bearbeitet durch User
von Axel S. (a-za-z0-9)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
ths schrieb:
> Ich weiß nicht wieviele tausend Wien - Sinusgeneratoren wir pro Jahr in
> unsere Produkte einbauen, aber ich garantiere dass kein einziger
> Drehkondensator drin ist

Das sind dann aber keine 10:1 durchstimmbaren Sinusgeneratoren wie sie 
der TO im Sinn hat. Die Bauweise mit Drehkondensator hat durchaus 
Vorteile, eben z.B. daß man Drehkondensatoren mit sehr guten Gleichlauf 
bekommt. Anders als Stereopotis.

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.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.