Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsgesteuerte Verstärkung


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von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Hallo zusammen,
hat jemand von euch eine Idee, möglichst mit standard Komponenten, einen 
spannungsgesteuerten Verstärker mit folgenden Spezifikationen zu bauen:

Spannung Eingangssignal: 0V - 1V
Bandbreite Einganssignal: 50kHz

Steuerspannung für variable Verstärkung: 0V - 2V
Verstärkung: 1-10 (abhängig von der Steuerspannung)

Verfügbare Betriebsspannung: +-15VDC mit einigen 100mA belastbar

Impedanz Eingang: eher unkritisch, wird von einem OP Ausgang getrieben
Ausgangsimpezanz: einige 10 Ohm (unkritisch ggf. mit Spannungsfolger)

Leider keine J-FETs vorhanden, sonstige "Standardbauteile" genügend...

Jemand eine smarte Idee wie ich das bewerkstelligen könnte, es muss 
nicht genau und auch nicht sonderlich linear sein, wird mit einem 
Überlagernden Regler ausgeregelt.

Gruß
powertrack

von foobar (Gast)


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Schau mal hier:
  https://sound-au.com/articles/vca-techniques.html

Abschnitt 6.0 (LED/LDR) gefällt mir ;-)

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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LDR hätte ich auch als Spontanidee gehabt, sind aber aufgrund des 
Cadmiums mittlerweile fast nicht mehr zu haben.

Hier könnte man einen ausschlachten:

https://www.pollin.de/p/bausatz-universal-daemmerungsschalter-v1-0-810539

"Begrenzte Stückzahl":

https://www.reichelt.de/arduino-grove-lichtsensor-gl5528-grv-light-sens-p191152.html?&trstct=pos_5&nbc=1

Ah, TME hat noch einige davon:

https://www.tme.eu/de/katalog/fotoelemente_100140/?s_order=desc&search=ldr&s_field=1000011

: Bearbeitet durch Moderator
von foobar (Gast)


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> [...]  fast nicht mehr zu haben. [...] ausschlachten

Auf eBay gibt's noch genug neue.

von Günni (Gast)


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Normale Glühfadenbirnen haben zwischen Kaltwiderstand und dem Widerstand 
bei Betriebstemperatur etwa ein Verhältnis von 1:10. Man kann eine 
solche Birne als Widerstand eines Spannungsteilers nehmen. Damit die 
Ansteuerung den Widerstand nicht beeinflusst, sollte die Ansteuerung 
über eine gesteuerte Stromquelle erfolgen, die ja einen hohen 
Innenwiderstand hat. Die Gleichspannung für die Ansteuerung der 
Glühbirne mit einem Kondensator vom Wechselspannungspfad abtrennen. Für 
größere Teilerverhältnisse kann man mehrere solcher Stufen 
hintereinander schalten.

von Harald W. (wilhelms)


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Jörg W. schrieb:

> LDR hätte ich auch als Spontanidee gehabt, sind aber aufgrund des
> Cadmiums mittlerweile fast nicht mehr zu haben.
>
> Hier könnte man einen ausschlachten:
>
> https://www.pollin.de/p/bausatz-universal-daemmerungsschalter-v1-0-810539
>
> "Begrenzte Stückzahl":

Pollin bietet auch nach wie vor Fotowiderstände einzeln an.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Harald W. schrieb:
> Pollin bietet auch nach wie vor Fotowiderstände einzeln an.

Hmm. Dann findet man sie zumindest nicht bei der Suche nach "LDR" … (mir 
war so, dass sie immer welche hatten).

von Percy N. (vox_bovi)


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von Harald W. (wilhelms)


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Jörg W. schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Pollin bietet auch nach wie vor Fotowiderstände einzeln an.
>
> Hmm. Dann findet man sie zumindest nicht bei der Suche nach "LDR" … (mir
> war so, dass sie immer welche hatten).

Nach  "LDR" hab ich es mit "Fotowiderstand" versucht. Dann bekommt man
zwar auch zusätzlich andere Widerstände angezeigt, aber einige "echte"
Fotowiderstände sind auch dabei.

von Percy N. (vox_bovi)


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Jörg W. schrieb:
> Hmm. Dann findet man sie zumindest nicht bei der Suche nach "LDR" … (mir
> war so, dass sie immer welche hatten).

https://www.pollin.de/p/fotowiderstand-pfw2051-20-mm-5-stueck-120794

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Pollin nennt das "Pfotowiderstand" für den Foto:
https://www.pollin.de/p/fotowiderstand-pfw351-3-mm-5-stueck-120797

Oder man baue eine Gilbert-Zelle aus 8..9 Transistoren auf oder nehme 
gleich einen Multiplizierer wie MC1495 und ähnliche. Oder mit 4066 und 
PWM.

mfg

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


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Christian S. schrieb:
> Oder man baue eine Gilbert-Zelle aus 8..9 Transistoren auf oder nehme
> gleich einen Multiplizierer wie MC1495 und ähnliche.

Irgendwo habe ich noch К140МА1 herumliegen … @Lukas, falls du dich an 
sowas versuchen willst, kann ich die rauskramen.

von Elektrofurz (Gast)


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Könnte man nicht in Serie zu R2 noch einen Optokopplertransistor 
einbauen? Der Optokoppler hätte sogar noch den Vorteil, dass man die 
LED, durch die galvanische Trennung, bequem auf 1 Volt vorspannen kann, 
so dass das Steuerspannungssignal weiterhin mit dem Rest der Schaltung 
das gleiche GND haben können.

von Lutz V. (lvw)


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Mit einbem OTA kann man relativ einfach einen - allerdings einseitig 
geerdeten - Widerstand realisieren, dessen Wert durch den Bias-Strom 
Iabc (der aber von einer Spannung gesteuert werden kann) bestimmt wird.

Man kann natürlich auch gleich den OTA als gesteuerten Verstärker 
einsetzen - allerdings mit relativ hochohmigem Ausg.Widerstand.

: Bearbeitet durch User
von Rainer V. (a_zip)


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Lutz V. schrieb:
> Man kann natürlich auch gleich den OTA als gesteuerten Verstärker
> einsetzen

schade nur, dass OTA's fast ausgestorben sind! Zum Basteln wird sich 
aber sicher  noch der eine oder andere Typ auftreiben lassen...
Gruß Rainer

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Elektrofurz schrieb:
> Könnte man nicht in Serie zu R2 noch einen Optokopplertransistor
> einbauen?

Kann man, aber ein FET verhält sich an der Stelle deutlich mehr wie ein 
ohmscher Widerstand – nur dass der TE ja einen FET als nicht verfügbar 
ausgeschlossen hatte.

von MaWin (Gast)


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Elektrofurz schrieb:
> Könnte man nicht in Serie zu R2 noch einen Optokopplertransistor
> einbauen?

Nein, könnte man nicht.

Hint: Bipolartransistoren leiten nicht in beiden Polaritätsrichtungen 
und ihre Stromverstärkung ist höchst ungenau.

von Wolfgang (Gast)


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Lukas B. schrieb:
> Jemand eine smarte Idee wie ich das bewerkstelligen könnte, es muss
> nicht genau und auch nicht sonderlich linear sein, wird mit einem
> Überlagernden Regler ausgeregelt.

Nimm einen OTA (Operational-Transconductance-Amplifier = 
Transkonduktanzverstärker).

> Leider keine J-FETs vorhanden, sonstige "Standardbauteile" genügend...

Vielleicht hast du noch einen LM13700 oder LT1228 in der Bastelkiste 
rumfliegen.

von Lutz V. (lvw)


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Rainer V. schrieb:
> schade nur, dass OTA's fast ausgestorben sind!

Ja, aber nur fast....der MAX 435 hat sogar noch einen Pufferverstärker 
an Bord.

von Carlo (Gast)


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Lukas B. schrieb:
> Steuerspannung für variable Verstärkung: 0V - 2V
> Verstärkung: 1-10 (abhängig von der Steuerspannung)

? in Schritten oder "linear "

von Purzel H. (hacky)


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Einfach mal unter VCA (voltage controlled amplifier) nachschauen. Analog 
Devices hat welche.

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Hallo zusammen,
danke für eure Tipps und Anregungen, die Idee mit dem LDR finde ich 
eigentlich super, leider keinen zur Hand.
Allerdings habt ihr mich auf eine andere Idee gebracht:
Ich habe noch Analogmultiplizierer hier, ich werde es mit einem 
Multiplizierer aufbauen, scheint mir als gut machbar (und mach ich nur, 
da auf ein paar alten Boards solche Multiplizierer zum auschlachten 
sind)
Wie gesagt, LDR wäre echt eine schnelle, smarte Lösung :)

Gruß, Lukas

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Eine Möglichkeit wäre das noch diskret aufzubauen und zu suchen nach dem 
Stichwort Gilbert-Zelle.

Beitrag "Re: Gilbert-Zelle ansteuern"

von Lutz V. (lvw)


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Dieter D. schrieb:
> Eine Möglichkeit wäre das noch diskret aufzubauen...

Bei "diskret" denke ich zunächst an die Keimzelle der Gilbert-Zelle:
Differenzvestärker mit gesteuerter Transistor-Stromquelle im 
Emitterzweig.
Funktioniert gut und ist recht linear.

von Flexwell (Gast)


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Lukas B. schrieb:
> Jemand eine smarte Idee wie ich das bewerkstelligen könnte, es muss
> nicht genau und auch nicht sonderlich linear sein, wird mit einem
> Überlagernden Regler ausgeregelt.

Ich habe da noch eine Asbach Uralt Schaltung gefunden.
Vielleicht ist das was für Dich.

von MCUA (Gast)


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>> Könnte man nicht in Serie zu R2 noch einen Optokopplertransistor
>> einbauen?
> Nein, könnte man nicht.
> Hint: Bipolartransistoren leiten nicht in beiden Polaritätsrichtungen
> und ihre Stromverstärkung ist höchst ungenau.
Man könnte 2 Optokoppler nehmen.

von Ach Du grüne Neune (Gast)


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MCUA schrieb:
> Man könnte 2 Optokoppler nehmen.

Es genügt auch 1 Optokoppler, wenn man im Single-Supply Bereich bleibt.

von MCUA (Gast)


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Das beste, variabelste wird mE sein, es mit FET (steuerbarer R) zu 
machen.
(wer die nicht hat soll es kaufen)

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Eine Frage kam mir gerade noch in den Sinn, welche Bandbreite soll denn 
der Steuereingang besitzen?
Auch bis 50kHz oder weniger?

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Flexwell schrieb:
> Lukas B. schrieb:
>> Jemand eine smarte Idee wie ich das bewerkstelligen könnte, es muss
>> nicht genau und auch nicht sonderlich linear sein, wird mit einem
>> Überlagernden Regler ausgeregelt.
>
> Ich habe da noch eine Asbach Uralt Schaltung gefunden.
> Vielleicht ist das was für Dich.

Danke! - Finde das eine sehr einfache und schöne Schaltung, wenn ich die 
multiplizierer Schaltung nicht schon aufgebaut hätte würde ich diese 
doch tatsächlich verfolgen ggf. noch schnell simulieren.

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Dieter D. schrieb:
> Eine Frage kam mir gerade noch in den Sinn, welche Bandbreite soll denn
> der Steuereingang besitzen?
> Auch bis 50kHz oder weniger?

Das Steuersignal liegt im im unteren einstelligen Frequenzbereich.

von Elliot (Gast)


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Hier mal noch ein Vorschlag von mir für eine spannungsgesteuerte 
Verstärkung.

Die Schaltung benutzt den Early-Effekt, also den Ausgangswiderstand der 
beiden Transistoren. Durch die Steuerspannung ganz links wird der 
Kollektorstrom in den Transistoren eingestellt und damit direkt der 
Ausgangswiderstand verändert, der seinerseits eine Teilung mit dem 
Gegenkoppelwiderstand des OPV bildet.

Im Beispiel ist die Steuerspannung von 2V bis 20V in 2V-Schritten 
verändert worden. Die Verstärkung steigt praktisch linear zur 
Steuerspannung. Der Spitze-Spitze-Wert der Signalspannung darf etwa so 
groß sein wie die Steuerspannung, die Schaltung verträgt also im 
Gegensatz zur Gilbert-Zelle oder JFet-Schaltungen sehr große 
Signalspannungen.

Allerdings müssen die Transistoren möglichst gleiche Stromverstärkungen 
und gleichen Verlauf der Stromverstärkung über den Strom haben. Leichte 
Unterschiede lassen sich durch die Basiswiderstände ausgleichen. 
Weiterhin sollte die Early-Spannung der Transistoren möglichst gleich 
und niedrig sein.

von Elektrofurz (Gast)


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Elliot schrieb:
> Allerdings müssen die Transistoren möglichst gleiche Stromverstärkungen
> und gleichen Verlauf der Stromverstärkung über den Strom haben.

Im Prinzip sieht das schon sehr gut aus. 👍

Aber könnte man den beiden Transistoren noch einen Emitterwiderstand von 
je 150 Ohm spenden? Dann würden die Gleichlaufunterschiede noch etwas 
minimiert.

von Elliot (Gast)


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Elektrofurz schrieb:
> Aber könnte man den beiden Transistoren noch einen Emitterwiderstand von
> je 150 Ohm spenden? Dann würden die Gleichlaufunterschiede noch etwas
> minimiert.

Durch solche Gegenkopplung würde der Ausgangswiderstand der Transistoren 
ansteigen, die Verstärkung ließe sich dann nicht mehr in so großem 
Bereich einstellen.

von Elektrofurz (Gast)


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Elliot schrieb:
> die Verstärkung ließe sich dann nicht mehr in so großem Bereich
> einstellen.

Na gut. Wegen der Temperaturstabilität würde ich zumindest je einen 47 
Ohm Widerstand für die Transistoren spendieren. Die Verstärkung soll ja 
sowieso nur von 1 bis 10 sein. Außerdem könnte man statt dessen noch den 
30k in der Gegenkopplung des OPV vergrößern.

von Peter D. (peda)


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von Elliot (Gast)


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Elektrofurz schrieb:
> Die Verstärkung soll ja sowieso nur von 1 bis 10 sein.

Die Schaltung war nicht für den TO gedacht, sondern nur allgemein was 
zum Thema "spannungsgesteuerte Verstärkung".

> Außerdem könnte man statt dessen noch den
> 30k in der Gegenkopplung des OPV vergrößern.

Das verschiebt nur den Einstellbereich, ändert ihn aber nicht.

von Lukas B. (lukas-1992) Benutzerseite


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Elliot schrieb:
> Allerdings müssen die Transistoren möglichst gleiche Stromverstärkungen
> und gleichen Verlauf der Stromverstärkung über den Strom haben. Leichte
> Unterschiede lassen sich durch die Basiswiderstände ausgleichen.
> Weiterhin sollte die Early-Spannung der Transistoren möglichst gleich
> und niedrig sein.

Da würde sich doch sowas anbieten: ZXGD3002E6

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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>Analog Devices hat welche.
Zum Beispiel die Familie AD600 und folgende. Logarithmische 
Steuerkennlinie über 2*40 dB, man darf sie auch hintereinanderschalten. 
Bis 10 MHz, und die Nachführgeschwindigkeit sollte auch deutlich höher 
sein als bei einem LDR.
Der Eingangswiderstand von etwa 50 Ohm könnte ein Problem sein.

von Jonas B. (jibi)


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von Jobst Q. (joquis)


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Rainer V. schrieb:
> schade nur, dass OTA's fast ausgestorben sind!

Der LM13700 ist doch noch fast überall zu finden und auch nicht teuer.

von Rainer V. (a_zip)


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Jobst Q. schrieb:
> schade nur, dass OTA's fast ausgestorben sind!

Sorry wenn ich hier falsche Infos verbreitet habe...es gibt genug OTA's 
und sogar oft viel besser, als die alten Typen, die ich in Erinnerung 
habe.
Gruß Rainer

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