Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Preamp für ADC


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von amle (Gast)


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Hi Leute
Ich habe ein Vorverstärker für das Sampeln von Audio mit Arduino 
gemacht.
Bin mir aber nicht sicher ob das so funzt, da ich nur Hobbys bin.
[Bild]preamp.jpg[/bild]

Eingang für Line, oder L für Mic oder E-Mic
Verstärkung sollte über R21 regelbar sein.

Oder besser diesen hier einbauen?
http://www.zen22142.zen.co.uk/Circuits/Audio/lvpreamp.htm

Danke für die Hilfe

: Verschoben durch Moderator
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Nun, der Verstärker wird schon erstmal verstärken. ;-)

Der LM321 ist nun nicht gerade ein rauscharmer Verstärker, während die 
BC549 eher in diese Kategorie passen. Ist vor allem für Mikrofonbetrieb 
interessant.

Ich hoffe mal, die "10 mf" da sollen "10 µF" sein und nicht wirklich "10 
mF". (Wenn man kein µ hat, schreibt man da üblicherweise in der 
Elektronik ein u, das lässt sich nicht mit dem m für milli verwechseln.)

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Vom nicht inv. Eingang des OpAmps sollten noch ein paar nF  nach Masse 
gehen. Sonst sieht der OpAmp alle Sauereien auf der Versorgungsspannung 
nur um 6dB gedaempft am Eingang und verstaerkt die froehlich mit...

Gruss
WK

: Bearbeitet durch User
von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Jetzt, wo du's sagst: die Betriebsspannung sollte natürlich auch noch 
eine Abblockung bekommen, bspw. 100 nF Keramikondensator, vielleicht 
auch noch parallel 100 µF Elko.

von PCB (Gast)


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Werden die beiden Kanäle absichtlich aufsummiert?

von Mark S. (voltwide)


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Das Elektretmikro kann so nicht funktionieren, da kein Gleichstrom 
fließt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Mark S. schrieb:
> Das Elektretmikro kann so nicht funktionieren, da kein Gleichstrom
> fließt.

Wieso nicht?

Dafür ist doch R22 samt der Lötbrücke zuständig.

von amle (Gast)


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Danke für die Tips!

- Glättung's C sind bei allen Spannungen 5V und 3.3V Vorhanden
- C2 100n habe ich eingefügt bei + Eingang
- 1uF nicht 10mF, danke.
- Ja Eingang L + R werden gemischt, 1 Kanal Sampler
- E-Mic ist ein Jumper und nicht das Mikrofon
- R13 muss ans Elektred-Mic angepasst werden
- R15 und R16 Teilen ja bereits alles, sind da die R11 und R12 überhaupt 
noch nötig?

Ja die Transistor Schaltung wäre wohl auch nicht schlecht,
aber es geht hier um Lichtspiele und nicht um den Sound.
Also ist das vermutlich egal wenn ich das mit dem OP mache.
Die Grund Schaltung ist von Sparkfun Sound (mit Mik), auf meine Zwecke 
abgeändert mit Verstärkungs-Regelung da ich es für Line auch möchte.

von Mark S. (voltwide)


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Hast Recht, die Lötbrücke hatte ich für das Elektret-Mikro gehalten.

von Olaf (Gast)


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> Ja die Transistor Schaltung wäre wohl auch nicht schlecht,
> aber es geht hier um Lichtspiele und nicht um den Sound.

Kommt die Lichtorgel wieder in Mode? :-D

> abgeändert mit Verstärkungs-Regelung da ich es für Line auch möchte.

Waer es nicht sinnvoller in der Verstaerkung irgendwas logrithmisches 
oder sonstwie nichtlineares zu haben?

Olaf

von amle (Gast)


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@Olaf:
Was meinst Du genau damit:
Wär es nicht sinnvoller in der Verstärkung irgendwas logarithmisches
oder sonstwie nichtlineares zu haben?


Es ist Teil eines grösseren Projekts. Es werden auf einem Strip diverse 
Lichteffekte angezeigt die Programmierbar sind und in Abhängigkeit dem 
aufleuchten der Festplatten-Led Effekte erzeugt, also zum Beispiel für 
den PC.
Da bin ich auf die Idee gekommen, einen einfachen n (4-16 Variable Led 
Gruppen) Kanal Spektralanalyse mit FFT (ADC A1) einzubauen um weitere 
Licht Effekte zu erzeugen. Das ganze funktioniert bereits mit externem 
Vorverstärker. Möchte aber alles auf den (neuen) Mega2560/Due Shield 
pappen.

Bis anhin hatte ich AREF ~2.54Volt möchte aber alles auf 3.3 Volt haben,
da ich weitere Eingänge zum Messen mit 3.3 noch benötige.

Die Spektrum Anzeige zeigt die Kanäle in Regenbogen Farben. Die 
Helligkeit ist der Ausschlag des Signals 0-255 (NeoPixels)

Das ganze kann man natürlich auch als Lichtorgel verwenden mit einem 
Strip von maximal 120 Leds.



(Sorry wegen falschen Posting Ort)

von amle (Gast)


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@Olaf:
Ja ich weisst jetzt was Du meinst. Leise Signal mehr Verstärken 
(logarithmische halt). Denke aber es ist hier nicht gravierend das es 
nicht genau sein muss sondern nur das Signal auf einen passenden Pegel 
anheben muss und eine Übersteuerung zu vermeiden ist.

Es sollte aber alles so einfach wie möglich sein.
Und ein Signal von ca. 100Hz - 18kHz auf den ADC +- 1.65 bringen ohne 
Störgeräusche für ein 32-64 Sampling.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

R11 und R12 sind ziemlich ueberfluessig, dafuer fehlt noch der Block-C 
am OpAmp.

amle schrieb:
> Da bin ich auf die Idee gekommen, einen einfachen n (4-16 Variable Led
> Gruppen) Kanal Spektralanalyse mit FFT (ADC A1) einzubauen um weitere
> Licht Effekte zu erzeugen.
Axo; da hab' ich hier mal was vorbereitet:
Beitrag ""LED-Spectrumanalyzer"software ohne Fouriertransformation"

>
> Bis anhin hatte ich AREF ~2.54Volt möchte aber alles auf 3.3 Volt haben,
> da ich weitere Eingänge zum Messen mit 3.3 noch benötige.

Da wackelt aber der Schwanz mit dem Hund. Da wuerde ich die Aref klein 
lassen und die anderen Eingaenge entsprechend daempfen.

Gruss
WK

von amle (Gast)


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Hier die Korrigierte Version des Schaltplans.
Ich hoffe nun das alles korrekt ist.

Besten Dank für Eure Hilfe.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Wenn ich's mir genauer ueberleg/nachrechne, wuerd' ich den C2 doch eher 
auch bei 1µF ansiedeln. Und wenn du R10 und R14 auf 2.2k erhoehst, wird 
nix schlimmes passieren, aber du hast weniger verschiedene Bauteilwerte. 
Das freut den Bestuecker, sogar wenn du das selber bist. Dann musste 
weniger aufpassen.

Gruss
WK

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Für die Verstärkungseinstellung würde es wahrscheinlich vollauf genügen, 
drei Widerstände von 10 kΩ (0 dB), 100 kΩ (20 dB) und 1 MΩ (40 dB) 
vorzusehen und einen 3-Wege-Jumper dafür. Die niedrigen Verstärkungen 
mit dem 1-MΩ-Einstellregler zu justieren, könnte ziemlich fummelig 
werden, außerdem neigen die Widerstandsbahnen solcher Regler zum 
Zerkratzen, Verdrecken und was es sonst noch so an Ausfallszenarien 
geben kann.

Die Wahl des Operationsverstärker-Typs würde ich aber an deiner Stelle 
nochmal überdenken: der LMV321 erscheint mir von den Daten doch alles 
andere als rauscharm zu sein. Für einen Mikrofonverstärker mit 
potenziell 40 dB Verstärkung würde ich zu einem rauscharmeren Typen 
greifen.

von amle (Gast)


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Es gäbe da noch den LT6015itl der wohl besser und ist Pin kompatibel.
Ja Jumper und fest Widerstände währe besser braucht aber auch Platz.

C2 mit 1uF, taugt das auch für Line IN (Musik) ? Ist doch etwas arg 
hoch.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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amle schrieb:
> Ja Jumper und fest Widerstände währe besser braucht aber auch Platz.

Ein Einstellregler braucht auch Platz …

Welche Bauteilgrößen benutzt du denn ansonsten so?

> C2 mit 1uF, taugt das auch für Line IN (Musik) ? Ist doch etwas arg
> hoch.

Ist doch nur ein Abblock-Kondensator. Allerdings ist die Wahl des 
Materials da nicht ganz trivial. Übliche hochpermeable Keramiken sind 
piezoelektrisch, sodass du dir an dieser Stelle Mikrofonie-Probleme 
einhandeln kannst. Da wäre ein Elko wohl sinnvoll (Al genügt, muss kein 
Ta sein).

Für die Eingangs-Cs gilt natürlich das gleiche, entweder Elko oder 
Folie. Letztere dürften aber dann deutlich mehr Platzprobleme 
verursachen als die Jumper. :)

von amle (Gast)


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- Ja danke, klar mit dem C2, hab da was falsches überlegt.
- Jumper mit 20/40/60 DB

Müsste nun für meine Zwecke reichen.
Mik hab ich auch gleich auf den Print gepappt.

Wird alles mit SMD gemacht, R 805 und C was ich grad hab oder beschaffen 
kann.
Einfach so, dass ich es mit meinen zittrigen Wurstli-Fingern und der 
Lupenleuchte noch löten kann.

Danke für die Tips und Hilfe.

von Elliot (Gast)


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amle schrieb:
> - Jumper mit 20/40/60 DB

Dazu müssten aber R10 und R14 geändert werden.

Außerdem kannst du 60dB Verstärkung mit beiden OPV vergessen, weil die 
nur 1MHz bzw. 3,2MHz GBP haben. Bei 60dB Verstärkung wäre die obere 
Grenzfrequenz dann nur 1kHz bzw. 3,2kHz. Was bei 40dB Verstärkung 
passiert darfst du selbst überlegen.

von amle (Gast)


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So jetzt sollte es passen...
- R10 und R14 lasse ich mal bei 1k, der R13 muss ans Mic angepasst 
werden.
- die Verstärkung ist so definiert bei Sparkfun sound detektor, ???
- die Elkos noch ergänzt.

von amle (Gast)


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vorheriges Bild ist falsch, hier das richtige

von Elliot (Gast)


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amle schrieb:
> vorheriges Bild ist falsch, hier das richtige

Immer noch mit ungeeigneten OPV oder zu hoher Verstärkung. 1k an den 
Line-Eingängen ist auch etwas wenig, die bestimmen nämlich den 
Eingangswiderstand. Je nach Quelle gibt´s da schon mal Pegelverlust. Wie 
z.B. beim Micro. Das hat 2k2 als Versorgung und damit auch als 
Ausgangswiderstand. Mit 1k Last wird die kleine Ausgangsspannung auf 1/3 
geteilt und dann wieder verstärkt, ziemlich ungeschickt.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Die Eingangs-Elkos müssen anders herum gepolt werden, zumindest für den 
Fall passiver Eingänge. Beim Mikrofoneingang ist das schwieriger, da das 
auf beiden Seiten eine Vorspannung hat. Im Zweifelsfalle dort noch einen 
zweiten, entgegen gesetzt gepolten Elko davor schalten.

von Sebastian S. (amateur)


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Ich würde auch einen geeigneteren OP verwenden.
Bei so hohen Verstärkungswüschen würde ich die Verstärkung auf zwei OPs 
verteilen.
Wird die Schaltung in Rufweite eines µC zur Anwendung kommen, so würde 
ich einen kleinen Keramikkondensator parallel zu C2 vorschlagen wobei 
letzterer (C2) auch ein wenig größer sein darf.

von amle (Gast)


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Das ganze habe ich hiervon abgeleitet, es ist mir klar das es nicht HIFI 
ist.
Ich brauche es ja auch nur zum aus den Daten Licht Effekte zu 
generieren.

Ich denke ich werde mal das ganze mit einem 741 auf dem Steckbrett 
Aufbauen zu sehen was da so alles passiert. Momentan drehe ich mich im 
Kreis.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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amle schrieb:
> Ich brauche es ja auch nur zum aus den Daten Licht Effekte zu
> generieren.

Gut, dafür isses sicher wurscht, ob das Ding bissel rauscht oder 
Mikrofonie-Effekte durch den Piezoeffekt in Keramikkondensatoren hat.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Jetzt, wo du's sagst, klar, steht ja "für ADC" in der Überschrift.

Dafür könnte sich übrigens irgeneine Art von AGC lohnen: in Abhängigkeit 
vom aktuellen Maximalpegel wird die Verstärkung nachgeregelt. Allerdings 
macht sich das am nicht invertierenden Verstärker einfacher als am 
invertierenden, weil man da den Spannungsteiler der Gegenkopplung gegen 
Masse hat und so bspw. durch einen FET bilden kann. Den steuert man über 
einen DAC vom Controller nach (PWM + Glättung).

von amle (Gast)


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@jörg: AGC ja diese Idee hatte ich auch schon, aber bin mal froh wenn 
ich das hier mal bissel verstehe.

von amle (Gast)


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von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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amle schrieb:
> AGC: So etwas wie das da:

Nö, wenn du das Signal sowieso digitalisierst, kannst du die AGC auch 
über den Controller machen. Das Stellglied (mit dem FET in der 
Gegenkopplung) kannst du so bauen, aber du steuerst den mit einem 
geglätteten PWM-Signal (das letztlich einen einfachen DAC bildet) aus 
dem Conntroller an. Wenn deine Auswertung im Conntroller erkennt, dass 
dein ADC-Siglan "clippt" (am oberen oder unteren Anschlag ist), wird die 
Verstärkung stufenweise zurück gefahren, bis du wieder weit genug weg 
vom Clipping bist. Wenn die Amplitude auch in den Spitzen längere Zeit 
unter einem bestimmten Mindestbetrag bleibt, regelst du die Verstärkung 
hoch.

Auf diese Weise kannst du das Zeitverhalten komplett in der Software 
festlegen.

Je nachdem, was du an Signalverarbeitung ohnehin noch vorgesehen hast 
(irgendeine FFT oder sowas?), fällt u. U. ein Teil der dafür nötigen 
Information  gleich dort mit nebenbei an.

: Bearbeitet durch Moderator
von amle (Gast)


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Habe das (siehe Bild) nun aufgebaut und es langt grad knapp mit einem 
Line Audio Ausgang. Mit dem Max Microphon auch kein Problem und das gibt 
es für ein Trinkgeld.

Ist also meine Lösung und funktioniert auch soweit.
Die C2 muss ich noch genauer berechnen. Hab mal genommen was ich hab.
Ein Frequenzgang von 100 - 9800 sollte ja reichen, über 10k zeigt es eh 
fast nix mehr an. Den ADC lasse ich mit 16 Teilung auf einem Mega 
(16Mhz) laufen mit 64 Samples. Das FFT ist eine Krücke aber es geht 
einigermassen.
Das FHT wäre besser aber funzt nicht auf dem DUE, der Due.
Auf dem DUE funktioniert das ganze mit 12 Bit ADC und freerun und FFT 
auch.

Danke und Grüsse

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