Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik verschiedene Pegel koppeln (Beispiel modularer Synthesizer)


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von Don Diego (Gast)


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Hallo und guten Tag!

meine Baukastenzeit in der Jugend ist etwas zu früh eingeschlafen und 
hat leider, leider nicht den Erfolg gebracht, den ich mir nun wünschen 
würde. Darum habe ich mir vorgenommen "jetzt oder nie" ran an die 
Elektronik.

Irgendwie bin ich bei youtube mal bei "Atari Punk Konsole" hängen 
geblieben und sich mit (modularen) Synthesizern zu befassen scheint mir 
eine gute Spielwiese zu sein, um mehr Ahnung von der Elektronik zu 
bekommen. Vor allem, weil modular ja heißt, dass ich mich mit kleineren 
Schnipseln isolliert befassen könnte. Und man kann wirklich kleine 
Schnipsel finden. Schon aus Zeitgründen für mich sinnvoll.

Ich brauche aber jetzt schon mal  bevor es richtig losgeht Hilfe:

1)
Es ist so, dass ich jetzt am Anfang verschiedene Oszillatoren 
ausprobiere werde. Wenn ich darüber nachdenke stoße ich auf folgendes 
Problem. Die Signale haben ja u.U. ganz andere Amplituden oder 
Mittelwerte. Schon beim LMC555 wäre das Ausgangsrechteck 0-Ua und wenn 
ich die Spannung über dem Kondensator nehme 1/3-2/3 Ua.
Will ich so unterschiedliche Spannungen gemeinsam 'verknusen' welche 
Wege gibt es da? Alles mit Kondensatoren AC koppeln oder überall einen 
OPV als addierer zu packen um Amplitude und Mittelwert anzugeleichen?
Für mich ist das ein generelles Problem nicht nur bei dem Synthesizer.

Erklärungen oder Beispiele, Links freuen mich sehr. Wenn jemand einen 
ähnlichen Weg beschritten hat freue ich mich über Feedback auch sehr.

2)
Als Treiber für einen kleinen Lautsprecher scheint ich ein LM386 
anzubieten. Sehe ich jedenfalls sehr oft benutzt. Das schöne an dem IC 
ist ja, dass er single supply ist und am Eingang eine symmetrische 
Wechselspannung braucht, sprich ich kann ihn an eine einfache Versorgung 
hängen und ein Signal über Kondensator einspeisen.
Wenn ich mit einer dualen Versorgung V+,gnd,V- arbeite, würde ich den 
LM386 dann auch nur mit gnd/V+ versorgen, richtig?

Beim Ausgang kommt der LM386 ja nicht ganz an die Versorgungen ran. 
Genauso sind die Eingangspegel ja recht eingeschränkt. Wie geht man 
generell mit so was um  - am Anfang werde ich den Eingang sicherlich so 
dämpfen, dass der Ton noch gut klingt, oder auch am Oszilloskop gucken 
wie das Signal aussieht. Aber gibt es eine Möglichkeit, clipping 
automatisch zu bemerken? Wird so etwas gemacht?

3)
Ich habe bei erster Recherche 2 Wege gesehen, Signale zu Addieren. 
Meistens werden nur Widerstände genommen. z.B. mit 100k aus den Quellen 
in einen gemeinsamen 1k Widerstand. Seltener auch einen Summierer mit 
OPV. Welche Nachteile hat ein rein passiver Mixer?

4)
Experimente am besten mit dualer Spannungsversorgung von Anfang an 
beginnen, oder ein single Supply? Beim single Supply erwarte ich mehr 
Probleme (und Fragen) bei OPV.

Wünsche euch was und bis bald!

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

1.) Schreib' oder uebernimm von anderen eine Spezifikation fuer die 
Pegel an deinen Modulen. Bei einer normalen Steckdose erwartest du ja 
auch immer den selben Pegel, egal an welchem Kraftwerk oder Trafostation 
die gerade haengt.
Klar brauchst du dann in den Modulen ggf. noch weitere 
Verstaerker/Abschwaecher umd auf die gewuenschten Pegel (und Impedanzen) 
zu kommen.

2.) Den Vestaerker mit der Spannung versorgen, fuer die er gemacht ist.
Ja man kann clipping automatisch erkennen, ist aber aufwendig: Du nimmst 
das Originalsignal und ziehst davon das Signal nach Verstaerker und 
Daempfung wieder ab. Wenn dann was uebrigbleibt, clippt der Verstaerker. 
Ist aber etwas Aufwand.

3.) Passive Mixer daempfen und sind nicht rueckwirkungsfrei, d.h. das 
Ausgangssignal kommt irgendwie auch wieder an den Eingaengen an und 
stoert evtl. da.

4.) Wenn du dich das fragst, nimm eine doppelte Spannungsversorgung. 
Dann ist's einfacher.


Gruss
WK

von Markus E. (markus_e176)


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2)
Es gibt auch OpAmps, die an Ein- und/oder Ausgang deutlich näher an die 
Versorgungsspannung kommen (Rail-to-Rail In/Out; "RRIO").
Generell die Schaltung so auslegen, dass bei maximalem zu erwartendem 
Eingangssignal (das dann natürlich im zulässigen 
Eingangsspannungsbereich liegen muss) die Ausgangsspannung auch im 
zulässigen Bereich bleibt.

Wenn du symmetrische Versorgung hast, kannst du diese auch für den OpAmp 
nehmen. V+ an V+ und V- an V-, GND wird dann dann nirgends direkt an den 
OpAmp angeschlossen.
Das Signal darf einfach zw. pos. und neg. Versorgung des OpAmp liegen, 
egal wo GND ist.
Z.b. gibt es Situationen, wo asymmetrisch (z.B. +15V/-2V) versorgt wird. 
In diesem Fall käme der OpAmp am Ausgang "echt" auf 0V runter.

Wenn du am Oszi die Möglichkeit hast, sieh dir die FFT an. Bei Clipping 
werden Oberwellen auftauchen, wenn dein Eingangssignal testweise ein 
Sinus ist.
Aber generell ist automatische Erkennung schwer, lieber erst mal einfach 
in den Grenzen bleiben.

von Don Diego (Gast)


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Danke dir. zu 1) habe ich aber noch eine Frage.

Ich spiele das Beispiel mit dem TLC555 weiter durch. Das bedeutet dann 
ich sollte die Spannung über dem Kondensator von 1/3 Vcc nach 0 V mixen 
(also 1/3 Vcc abziehen) und dann noch alles so verstärken, dass der 
Pegel dem Rechteck am Ausgang entspricht? Und dann erst mit anderen 
Modulen koppeln. Richtig verstanden?

Ich brauche öfter mal ein Beispiel für Dummies: Kennst du eine 
Anlaufstation mit 'building blocks' oder Erklärungen? Ich finde es immer 
gut, wenn mir jemand in seinem blog oder sonstwo nicht nur etwas 
vorsetzt, sondern auch dazu sagt, warum es so geworden und und wie es 
genau funktioniert.



Ich habe mich ja erst mal auf einen modularen Synthesizer gestürzt, weil 
das mit gut geeignet vorkommt. Aber wenn ich mir eine andere Spielwiese 
vorstelle: ich baue mir einen Sinusoszillator z.B. einen 
Collpitsoszillator mit einem Transistor. Wenn ich den 
Amplitudenmodulieren möchte: muss ich dann auch erst mal Offset mit dem 
Eingang abgleichen etc.? Ich stehe da echt etwas auf dem Schlauch.

von HildeK (Gast)


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Don Diego schrieb:
> Ich habe bei erster Recherche 2 Wege gesehen, Signale zu Addieren.
> Meistens werden nur Widerstände genommen. z.B. mit 100k aus den Quellen
> in einen gemeinsamen 1k Widerstand. Seltener auch einen Summierer mit
> OPV.

Die Häufigkeit ist eher umgekehrt! Seriös nimmt man einen OPA-Summierer, 
die Billigvariante sind die Widerstände. Die Nachteile wurden dir 
genannt.
Schau mal in den Schaltplan eines Mischpultes ...

Don Diego schrieb:
> Wenn ich mit einer dualen Versorgung V+,gnd,V- arbeite, würde ich den
> LM386 dann auch nur mit gnd/V+ versorgen, richtig?

Ja. Der LM386 ist halt ein einfacher, billiger Baustein, nur da, um bei 
kleineren Versogungsspannungen z.B. einen Kleinlautsprecher bequem zu 
betreiben. Es ist kein HiFi-Verstärker. Und er hat bereits 
voreingestellt eine Mindestverstärkung von 20. Das wurde implementiert, 
um eine einfache äußere Beschaltung zu erhalten. Andere sind so gebaut, 
dass man die Verstärkung extern bestimmt.

Don Diego schrieb:
> Will ich so unterschiedliche Spannungen gemeinsam 'verknusen' welche
> Wege gibt es da? Alles mit Kondensatoren AC koppeln oder überall einen
> OPV als addierer zu packen um Amplitude und Mittelwert anzugeleichen?
> Für mich ist das ein generelles Problem nicht nur bei dem Synthesizer.

Die Signalquelle mit der kleinsten Spannung kann dir als Ausgangspunkt 
dienen. Andere, mit größeren Werten, kann man mit einem Spannungsteiler 
anpassen. Ein OPA als Addierer wird dann reichen. Oder eben die 
passive Methode mit den genannten Einschränkungen.
Dem hochpegeligen Ausgangssignal des 555 schaltet man einfach einen 
Spannungsteiler nach.

Don Diego schrieb:
> Experimente am besten mit dualer Spannungsversorgung von Anfang an
> beginnen, oder ein single Supply? Beim single Supply erwarte ich mehr
> Probleme (und Fragen) bei OPV.

Ja, man tut sich einfacher mit einer dualen Versorgung. Dann sind die 
üblichen OPA-Grundschaltungen ohne Klimmzüge einsetzbar und man hat 
weniger 'Dreckeffekte' (z.B. Einschaltplopp).
Dafür ist das Netzteil aufwändiger.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Aktuelle Links hab' ich keine. Vor ~40 Jahren gabs in der Elrad mal 
einen Artikel: CA3080 Kochbuch. Da waren Schaltungen fuer VCO,VCF etc. 
drinnen.
Da waren +/-12V als Versorgung ueblich, und rail-2-rail hat kein Schwein 
gebraucht. iirc koennten noch im Datenblatt vom LM13600 oder 13700 
passende Applikationen rumoxidieren.

Ja, das ist schaltungstechnisch arg aufwendig. Also viel aufwendiger als 
ein 555 Oszillator oder ein Colpitts. Und viel von dem Aufwand ist Pegel 
und Stabilitaet.
Hat auch einen Grund, warum's damals dann hoeher integrierte ICs mit 
fertigen VC-igendwas gab (SSMxxx, alle lange abgekuendigt).

Wenn du was amplitudenmodulieren willst, nimmst du einen 
amplitudenstabilen Oszillator und haengst den an einen VCA. Nicht mit 
einer einzigen Schaltung beides machen wollen.

Gruss
WK

von Don Diego (Gast)


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>Dem hochpegeligen Ausgangssignal des 555 schaltet man einfach einen
>Spannungsteiler nach.

Das macht Sinn. Aber auch wenn ich die Amplitude durch einen 
Spannungsteiler auf die 2/3 Vcc bringe die sich am Kondensator ergeben, 
geht das rechteck dann von 0 V bis 2/3 Vcc und das Dreieck von 1/3 bis 
2/3.
Tut mir die Verschiebung des dreiecks nach oben nicht weh?


P.S. ist es allgemein besser einen langen Post mit Einzelpunkten zu 
machen oder soll ich lieber die Fragen einzeln im Stakkato stellen?

von HildeK (Gast)


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Don Diego schrieb:
> Ich spiele das Beispiel mit dem TLC555 weiter durch. Das bedeutet dann
> ich sollte die Spannung über dem Kondensator von 1/3 Vcc nach 0 V mixen
> (also 1/3 Vcc abziehen) und dann noch alles so verstärken, dass der
> Pegel dem Rechteck am Ausgang entspricht? Und dann erst mit anderen
> Modulen koppeln. Richtig verstanden?

Nein, nicht richtig verstanden.
Am Ausgang des 555 hast du ein Rechteck zwischen 0V und VCC, am 
Kondensator eine Art Dreieck (mit C-Lade-/Entladekurven) und kleinerem 
Hub.
Am Ausgang kannst du direkt einen Teiler machen um den Pegel anzupassen.
Am Kondensator vermutlich nicht, denn der ist ein Teil der 
Schwingungserzeugung. Da müsste man einen hochohmigen Puffer dazwischen 
schalten.
Abziehen musst du gar nichts, denn die Grundschaltung vom LM386 sieht ja 
vor dem Eingang einen Kondensator vor (Siehe Figure 22 im Datenblatt). 
Der  sorgt schon dafür, dass die Gleichanteile verschwinden.
Auch verstärken musst du nichts, denn der LM386 will ja sehr wenig Pegel 
an seinem Eingang. Er ist ja mit wenigen 10mVpp schon voll ausgesteuert.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Don Diego schrieb:
> Tut mir die Verschiebung des dreiecks nach oben nicht weh?
Ja, schon. Deshalb ist der 555 auch nicht gaengig in solchen 
Schaltungen.
Man koennte per OpAmp das natuerlich so verschieben, dass es passt, aber 
dann kann mans auch gleich richtig machen:
Da gibts so eine Oszillatorschaltung mit 2 Opamps, einer als Integrator, 
der andere als Schmitt-trigger. Da kommt erstmal ein schoeneres Dreieck 
raus und die Spannungen sind nullsymmetrisch, etc. bla.
Aus dem Dreieck kann man dann mit vielen Dioden, Widerstaenden und 
weiterem OpAmp einen Sinus approximieren, mit weiterem Komparator aus 
dem Dreieck und einer Steuerspannung ein "PWM" Rechteck generieren, etc. 
bla. So war z.b. kurz nachm Krieg ein LFO aufgebaut.

Gruss
WK

von Karl B. (gustav)


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Hi,
der ist auch nicht schlecht.
Beitrag "Re: XR2206, Problem mit DC-Anteil und Sägezahnspannung"

ciao
gustav

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