Liebe Experten und Mitbastler.
Ich möchte gerade einen Input-Buffer designen für eine Audio-Schaltung
an der ich gerade tüftle.
Grundsätzlich wird diese mit Dual Supply +-15VDC versorgt und hat eine
Eingangsimpedanz von etwa 100kOhm.
Ich habe nach dem Input-Buffer einen LPF gebastelt und frage mich,
welche der beiden Varianten eigentlich die bessere ist.
Gibt es Unterschiede oder Empfehlungen ? Ich versuche eine möglichst
stabile und saubere Eingangsstufe für meine Schaltung zu bauen.
Liebe Grüße
Jon Bovi
Bohn Jon Bovi schrieb:> Ich habe nach dem Input-Buffer einen LPF gebastelt und frage mich,> welche der beiden Varianten eigentlich die bessere ist.
Die beiden unterscheiden sich doch nur durch C8/C38 - oder habe ich was
übersehen?
Die Anordnung mit C8/C38 ist ungünstig, weil jegliche Schwankung auf den
Versorgungsspannungen in das Ausgangssignal einkoppeln kann, währen die
OPAs selber normalerweise eine sehr gute Unterdrückung haben.
Warum gibst du dem OPA nicht ein wenig mehr Versorgungsspannung? Er kann
immerhin ±18V und du bekommst viel mehr Headroom. Verstärkung brauchst
du keine in der gesamten nachfolgenden Schaltung? Wenn doch, dann würde
ich vorne schon einen Teil davon machen.
Alles klar, ich verstehe. Ich dachte mir ja, dass es einen Grund hat,
warum ich zweite Schaltung noch nie wirklich wo gesehen habe.
Ich denke darüber nach, bzw Vergleiche mal ein paar Entwürfe und kann
die Variante mit C8 und C38 ad acta legen :D
Danke dir
Die Kondensatoren eines Filters auf die Versorgungsspannungen zu
beziehen ist völlig unüblich, und das aus gutem Grund.
HildeK schrieb:> weil jegliche Schwankung auf den> Versorgungsspannungen in das Ausgangssignal einkoppeln kann
Ja, und das geht aus einer Simulation nicht hervor, weil die keine
versauten Versogungsspannungen hat.
Georg
Georg schrieb:> Ja, und das geht aus einer Simulation nicht hervor, weil die keine> versauten Versogungsspannungen hat.
Dann mußt Du die versaute Versorgung eben auch simulieren ...
Bohn Jon Bovi schrieb:> welche der beiden Varianten eigentlich die bessere ist
Natürlich 2., es ist immer besser zum Bezugspunkt, hier Masse,
abzupuffern als zu irgendwelchen Spannungen die vielleicht Störungen
enthalten.
Aber ob 100k was das Rauschverhalten des Eingangs angeht so klug sind ?
Auch 22k belasten einen (600 Ohm) Audioausgang nicht nennenswert.
Lieben Dank für euren wertvollen Input!
Das Design werde ich tatsächlich mit +-18VDC umsetzen und der LPF wird
GND als Bezugspunkt verwenden, eure Erklärung ist absolut einleuchtend!
@MaWin
Das ist ein interessanter Punkt, mein erster Entwurf hatte 47K als
Eingangsimpedanz. Da ich Instrumente mit einer Ausgangsimpedanz bis zu
10K-Ohm benutzen möchte, dachte ich, es wäre besser die Eingangsimpedanz
zu erhöhen, jetzt bin ich aber gar nicht mehr sicher.
In der angehängten Grafik hab ich den HPF am Eingang einmal mit der 105K
47n Kombi gebastelt(grüne Linie) und einmal mit einer 22K
220n-Komb(blaue Linie).
Das Signal kommt bei der niedrigimpedanten Variante demnach leiser aus
dem OPV, lässt sich dadurch tatsächlich das Rauschen im gesamten
verbessern? Mein Gedanke war, dass umso lauter bzw. eher verlustfreier
ich mein Signal in den Circuit bringe, desto besser die
Noise/Gain-Ratio, oder irre ich da ?
Lg, wünsch euch einen schönen Tag
Bohn Jon Bovi schrieb:> Da ich Instrumente mit einer Ausgangsimpedanz bis zu 10K-Ohm benutzen> möchte, dachte ich, es wäre besser die Eingangsimpedanz zu erhöhen,> jetzt bin ich aber gar nicht mehr sicher.
Ok.
100k reduzieren da den Pegel schon um 9%.
MaWin schrieb:> Aber ob 100k was das Rauschverhalten des Eingangs angeht so klug sind ?> Auch 22k belasten einen (600 Ohm) Audioausgang nicht nennenswert.
- 100k sind rauschmässig egal, da der Eingang bei Audiofrequenzen
nur die ca. 100 Ohm Impedanz der vorangehenden Treiberstufe sieht.
- Der Hochpass am Eingang geht nicht als Hifi durch.
- OP209 ist wirklich eine ganz teure Wahl, nimm doch einen TL072 oder
einen NE5532 oder von mir aus einen LM4562. Letztere wollen
aber weniger als 100k DC Impedanz.
- Die Schaltung mit dem Filter am Ausgang ist Murks, die ruiniert dir
die Ausgangsimpedanz des OPA209, Einkopplungen und Übersprechen sind
damit gratis dabei.
- Der Filter gehört vor dem OPA209, so wie es auch
alle machen, die Audioschaltungen noch ohne Simulator
entworfen haben
- Grenzfrequenz eher 5x höher, wegen Hifi,
und damit THD nicht durch das nichtlineare C runiert wird.
- An der Stelle könnte er auch EMV direkt aufs Chassis ableiten
(C geht auf Gehäuse, und nicht auf Schaltungsmasse).
Bohn Jon Bovi schrieb:> Das Signal kommt bei der niedrigimpedanten Variante demnach leiser aus> dem OPV, lässt sich dadurch tatsächlich das Rauschen im gesamten> verbessern? Mein Gedanke war, dass umso lauter bzw. eher verlustfreier> ich mein Signal in den Circuit bringe, desto besser die> Noise/Gain-Ratio, oder irre ich da ?
Bei hochohmiger Quelle kommen nach deinem Bild 2dB weniger heraus, ja
(wobei die genannten 9% nur knapp 1dB sind). Das Rauschen kannst du hier
berechnen: http://www.sengpielaudio.com/Rechner-rauschen.htm
Demnach hast du zwar mit 100k 2dB weniger Signalspannung aber rund 10dB
weniger Widerstandsrauschen (bei einer sehr hochohmigen Quelle).
Relevant dürfte das aber eh nicht sein: da für die erste Stufe keine
Verstärkung eingeplant ist, gehe ich von Linepegel am Eingang aus.
Wie ich oben schon angedeutet hatte: man kann der Stufe auch eine
Verstärkung geben.
Die Frage ist, ob man nicht noch weiter herunter geht mit dem
Eingangswiderstand und lieber die Dämpfung im OPA wieder ausgleicht.
Bei 20kHz Bandbreite liefert der OPA nur 0.3µV, ein 10k jedoch schon
1.8µV Rauschspannung. Und entsprechend jede 10er-Potenz mehr beim
Widerstand den Faktor sqrt(10) mehr Rauschspannung.
Allerdings darf man bei der Betrachtung nicht nur R6 bzw. R14 ansetzen,
sondern muss die Parallelschaltung von R6/R1/Rser nehmen. Und dann ist
der Rauschbeitrag maßgeblich vom (niedrigen) Quellwiderstand abhängig.
udok: 🤯 jetzt wird es spannend! das wirft weitere Fragen auf :D
Warum meinst du denn der HPF wäre nicht HIFI?
Das Geld wäre in dem Fall wirklich egal, da es ein Unikat für mein
Tonstudio werden soll, von daher zählt jedes noch so kleine bisschen,
bzw gut klingen soll’s halt am Ende :) werde aber definitiv zwischen den
Amps vergleichen, die ICs werden ohnehin dann gesockelt.
Warum ich die Schaltung auf den Ausgang gepackt habe, hat den Grund,
dass ich unabhängig von dem angeschlossenen device immer die selbe
grenzfrequenz für meinen LPF haben wollte, das war also nicht so klug ?
Der zweite Grund ist, dass ich RS und RF Matchen wollte, da ich im
Datenblatt gelesen habe, dass diese im idealfall gleich sein sollen.
Meine Verstärkerstufe ist wieder aus noise-gründen niederimpedant und
ein matchen der beiden Widerstände, da ich eine höhere eingangsimpedanz
benötige, somit sonst nicht möglich. Bei meiner letzten Schaltung sah
das im Grunde auch so aus, allerdings mit einem 47R Widerstand am
Ausgang des Input-Buffers. Funktioniert hat es, ich habe die Schaltung
aber nie auf Herz und Nieren getestet..
Warum meinst du die fg sollte 5x höher sein, damit es HiFi-Standards
entspricht, hättest du da eine Erklärung für mich, ich bin wirklich sehr
neugierig mehr darüber zu erfahren 🤞
Ich denke aufs Gehäuse ableiten ist bei mir nicht, da das Gerät in ein
Kunststoffgehäuse eingebaut wird (irgendwo muss man ja sparen haha)
@MaWin:
Du sagst es, die Frage ist wo liegt der beste Kompromiss 😝
In den meisten Fällen wird wohl eher eine impedanz von 30 Ohm oder
dergleichen angeschlossen, es kann aber auch mal eine Gitarre
sein...wäre es denn sinnvoll, dafür verschiedene Input buffer zu
designen und diese umschaltbar zu machen ?
Lg
@HildeK
Das beantwortet ein meiner Fragen, wie ich den besten Kompromiss
herausfinde :)
Ich werde direkt lostüfteln und die optimale eingangsimpedanz für mich
ermitteln 🤗
Kann man dich irgendwo Supporten, du hast mir in diesem Forum über die
Jahre schon so gut weitergeholfen, das würde ich gerne mal mit 1-3
kaffees entlohnen 🤞
Bohn J.B. schrieb:> Kann man dich irgendwo Supporten, du hast mir in diesem Forum über die> Jahre schon so gut weitergeholfen, das würde ich gerne mal mit 1-3> kaffees entlohnen 🤞
Vielen Dank für dein Angebot!
Ich trinke ganz gerne Kaffee, aber auch Weizenbier 😉.
Aber es ist eben die Natur eines solchen Forums, dass man sich seltenst
persönlich kennt, dafür aber einen weiten Kreis an Diskussionspartnern
hat.
Natürlich wäre es schön, wenn man dem einen oder anderen mal begegnen
würde - die Chance liegt aber fast bei Null ... (ich bin im Umkreis von
Stuttgart zu Hause). Und selbst: wenn ich deinen Realnamen kennen würde
und du meinen, dann würden beide Gastnamen hier nicht wirklich
weiterhelfen 😀.
Und wenn ich nicht selbstlos Tipps geben wollte, würde ich es nicht tun.
Ich freue mich jedenfalls darüber, wenn es dir einen Nutzen gebracht
hat.
Bohn J.B. schrieb:> Warum meinst du denn der HPF wäre nicht HIFI?
Dein Filter hat ca. 33 Hz Grenzfrequenz.
Hifi geht heute von 10 Hz - 100 kHz.
- In der gesamten Signalkette stecken viele solcher
Filter drinnen, und alle addieren ihre Phase und ihre Dämpfung.
- Messbare Verzerrungen aufgrund des nichtlinearen C entstehen schon
deutlich über der Grenzfrequenz. Daher musst du die Grenzfrequenz
deutlich ausserhalb des Hörbereichs legen, wenn du günstige
X7R Kerkos verwenden willst.
Folie oder NP0 Kerkos sind besser und teuerer, aber der erste
Punkt gilt auch für diese.
>> Warum ich die Schaltung auf den Ausgang gepackt habe, hat den Grund,> dass ich unabhängig von dem angeschlossenen device immer die selbe> grenzfrequenz für meinen LPF haben wollte, das war also nicht so klug ?
Ein weiterer Grund, die Grenzfrequenz deutlich ausserhalb
des Hörbereichs zu legen.
@ HildeK:
Bei den folgenden Abbildungen habe ich jetzt mal 10K als Quelle
angenommen.
Wie sehr kann ich denn den Noise-Berechnungen von LTSpice trauen? Sollte
der zweite Circuit nach den oben besprochenen Annahmen nicht deutlich
weniger Noise aufweisen? Dieser ist stattdessen sogar noch rauschiger.
Ich wohne in Wien, könnt schwierig werden :D Würde mich jedenfalls gerne
mal revanchieren :D
@udok:
Ich arbeite im Signalpfad ausschließlich mit Folienkondensatoren, meist
MKP. Ich verstehe die Gründe, wie würde ich aber ansonsten den Sub
loswerden, bevor ich in die nächste Stufe gehe, wenn nicht hier ? Da
komm ich um Phasensalat ja nicht drumrum, oder ?
Also du bleibst bei LPF vor dem Amp und in Richtung 32000 bis 64000 Hz
schieben ?
Gibt es denn keine saubere Möglichkeit diesen hinter den Amp zu
platzieren ?
Die Quellimpedanzen werden eben vermutlich zwischen 100R und 10K liegen.
Und wie sonst würde ich RS und RF matchen können, wenn ich keinen
Widerstand mehr nach dem Amp habe. Ich blick da noch nicht so ganz
durch, oder verstehe ich da etwas falsch ?
Lg
Ergänzung:
Laut LTSpice wirken sich im Wesentlichen überhaupt nur R44 bzw. R2 und
die Quelle aufs Rauschverhalten aus.
Oh und kurzerhand wurde noch der OPAMP geswappt, da dieser scheinbar
eine bessere Noiseperformance bei genannten Impedanzen zeigt.
Deine Bastelei in allen Ehren, aber ohne Not macht mann eigentlich
keinen "universellen" Eingansbuffer. Im Audiobereich hast du als Quellen
Plattenspieler, Tonband, CD-Player, Gitarren mit oder ohne Vorverstärker
Soundkarten usw. Die haben alle bestimmte Ausgangseigenschaften, die in
Grenzen bestimmte Eingänge in der nächsten Stufe haben wollen. Und genau
deshalb gibt es eben Vorverstärker mit verschiedenen Eingängen. Ein
Plattendreher mit einem MC-Tonabnehmer möchte eben einen Eingang sehen,
der mit seiner niedrigen Impedanz und seiner kleinen Signalspannung klar
kommt. Ein Gerät mit so extrem hohen Ausgangsimpedanzen, wie du es
beschreibst, kenne ich nicht und ich gehe mal nicht davon aus, dass du
jetzt "nackte" Mikrophone oder so etwas meinst. Insofern zeigt sich mir
nicht wirklich der Sinn deines Unterfangens. Ich wünsche dir aber viel
Spass und Erfolg! Rainer
Also das ist so etwas wie ein Effektgerät?! Kenne mich da nicht so aus,
aber dass der tatsächlich 10k Ausgangswiderstand hat schreit natürlich
nach einem Puffer/Impedanzwandler. Oder du nimmst den Kopfhörerausgang!
Gruß Rainer
I also placed the LPF (Rheostat)after the Input Buffer without any
troubles. Don't get your point mate, why should this be wrong ? Audio
electronics without filtering in the audio range sounds terribly weird
to me to be honest
Bohn JB schrieb:> Das ist ein Bass-Synthesizer und du sagst es :D :D
Danke, trotzdem frage ich mich, was man da "normalerweise" anschließt??
Die Ausgangsimpedanz ist doch wirklich sehr hoch, aber der
Kopfhöreranschluß scheint dagegen goldrichtig...
Gruß Rainer
Ja es ist echt optimal :)
Also mein Input-Buffer ist jetzt deutlich niederimpedanter (gibt es denn
dieses Wort 😂).
Frage mich aber immer noch, ob Ich den LPF jetzt noch nach dem Amp haben
darf..bin deshalb jetzt etwas verunsichert und das grundsätzlich..ich
war der Meinung ich kann nach Lust und Laune Filter aneinanderreihen,
wenn ich eh den Amp dazwischen habe.
Wie würde es denn zustande kommen mit Signal-Verschlechterung?
Lg Bohn
Mein Gott, machs doch einfach. Du baust doch kein Messgerät,
und bei Audio ist das doch eh Wurscht.
Glaubst du wirklich, du kannst ein paar Mikrovolt Rauschen hören?
Die Signalqualität wird doch in 99.9% aller Fälle eh vom
Input bestimmt, in deinem Fall irgendein uralt Gerät mit 10kOhm Ausgang.
Ich will sagen, das es das "optimal" nicht gibt.
Es ist in der Technik immer ein Kompromiss,
und meist kann man mit den Kompromissen gut leben.
Also bau die Schaltung einfach auf, und höre dir das Ergebnis an.
Wenn es passt dann passt es, sonst musst du halt was ändern.
Bohn JB schrieb:> In meinem Fall unter anderem dieses Gerät, aber es ist nicht primär> dafür..
Und was sollen wir jetzt mit dieser Information anfangen?
Du willst irgendeinen Verstärker mit uns unbekannten Randbedingungen
bauen.
Was genau soll der eigentlich machen, was nicht schon die
Eingangsschaltung deines Mischpults oder deines Audiointerface macht?
INPUTBUFFER_SCHEMATIC.PNG
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INPUTBUFFER_ACanalysis.PNG
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INPUTBUFFER_transientanalysis.PNG
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