Forum

Hallo Forum,
Ich habe hier eine Schaltung gebastelt, und frage mich, warum die so funktioniert, und man keine weiteren Spannungsteiler-Widerstände braucht um anderswo ne virtuelle Masse bereit zu stellen!?!

Die beiden OpAmps sind in echt ein dualer OpAmp.
Ein anderes Problem sind die Widerstände selbst. Wenn die beiden Spannungsteiler nicht den selben Wert haben, was praktisch immer der Fall ist, dann werden vor allem laute Signale asymmetrisch verzerrt, wie im Bild unten. Gibt es irgendwelche Schaltungen, die das von selbst so regeln, dass es passt? Dann könnte ich auf ein Poti o.ä. verzichten.
Wie regelt man denn am besten die Eingangslautstärke? Ich habe bis jetzt mit einem Poti (Bild: R5) den Verstärkungsfaktor geregelt. Das Problem dabei ist nur, dass sich je nach Poti-Stellung auch der "virtuelle Nullpunkt" am Minus-Eingang des OpAmps etwas verlagert. Das führt dann wider zu der asymmetischen Verzerrung, bei lauten Signalen bzw. großer Verstärkung, die auch noch von der Eingangslautstärke abhängt.
Die Schaltung sollte allerdings so hochohmig wie möglich sein..

Ein Sache hätte ich noch..
Irgendwas Schwingt bei diesem Aufbau in der Realität. Oder koppeln sich da über Kabel irgendwelche Signale aus der "Luft" ein?
Allerdings ist das kein 50Hz-Signal.
Irgendwie entstehen da relativ hohe Oberwellen zu dem Sinus-Grundton. Wenn man sich mal eine Sinus-Schwingung vorstellt, ich habe leider kein Bild.., sind in der oberen Hälfte der Welle kleinere Oberwellen sichtbar. Die untere Hälfte sieht nach Sinus aus.. Wenn kein Signal am Eingang anliegt, sind auch keine Oberwellen sichtbar (wie unerwartet.. ).
Was kann man denn dagegen tun??

Puh...
MfG Philipp

und zwar durch R11 und R13 machst du ca Ub/2.
Wechsesignal wird - gleichstrommässig getrennt - über C1 eingekoppelt.

Dann muss man noch beachten, welchen Nutzbaren Ausgangsspannungsbereich die OP's bei 0..5V zulassen.

Übernahmeverzerrungen und wieweit regelt das der OP aus?

Dann noch 10 Ohm / 220µF als Last ..

hws

» und zwar durch R11 und R13 machst du ca Ub/2.
» Wechsesignal wird - gleichstrommässig getrennt - über C1 eingekoppelt.

Ja klar, mich wundert nur, dass die virtuelle Masse nur an die Eingänge des "ersten" OPs angelegt werden undnicht sonst wo. Wenn man nen Op mit +-U_0 betreibt, dann werden doch auch alle Spannungen gegen die reale Masse gemessen.

»
» Dann muss man noch beachten, welchen Nutzbaren Ausgangsspannungsbereich
» die OP's bei 0..5V zulassen.
»
» Übernahmeverzerrungen und wieweit regelt das der OP aus?

Also ich habe hier lm258N. Von denen die da sind, scheinen das die Besten zu sein.. viel mehr kann nich dir dazu nicht sagen.

» Dann noch 10 Ohm / 220µF als Last ..

Das Ganze soll als Endstufe dienen.
Diese Oberschwingungen stören allerdings am stärksten.

Gruß Philipp

» Ja klar, mich wundert nur, dass die virtuelle Masse nur an die Eingänge
» des "ersten" OPs angelegt werden undnicht sonst wo. Wenn man nen Op mit
» +-U_0 betreibt, dann werden doch auch alle Spannungen gegen die reale
» Masse gemessen.

Da die nachfolgenden Verstärker nur Spannungsfolger sind, brauchen sie auch keine Masse. Erst am Ausgang bräuchte man wieder einen Massebezug für den Lastwiderstand. Das wird im reinen AC-Betrieb durch den Ausgangselko vermieden.

» Also ich habe hier lm258N. Von denen die da sind, scheinen das die Besten
» zu sein.. viel mehr kann nich dir dazu nicht sagen.

Die sind für Audio-Anwendungen weniger gut geeignet.

Jörg

» » Also ich habe hier lm258N. Von denen die da sind, scheinen das die
» Besten
» » zu sein.. viel mehr kann nich dir dazu nicht sagen.
»
» Die sind für Audio-Anwendungen weniger gut geeignet.

Ich habe auch noch ein paar andere OpAmps aus "alten" Verstärkern. Aber wenn ich die einsetze, hört sich das Ganze (noch) schlechter an.
Wie kann das denn sein?!

4558D
und
4565D
von JRC

Gruß Philipp

Hallo Philipp,

» » » Also ich habe hier lm258N. Von denen die da sind, scheinen das die
» » Besten
» » » zu sein.. viel mehr kann nich dir dazu nicht sagen.
» »
» » Die sind für Audio-Anwendungen weniger gut geeignet.
»
» Ich habe auch noch ein paar andere OpAmps aus "alten" Verstärkern. Aber
» wenn ich die einsetze, hört sich das Ganze (noch) schlechter an.
» Wie kann das denn sein?!

Sicher liegt es daran, dass auch die restliche Schaltung (Endstufe) für Audio-Zwecke ungeeignet ist. Das ist eher eine theoretische Prinzipschaltung, wie man sie in Büchern zum besseren Verständnis findet. Für die Praxis ist sie untauglich, es sei denn, du willst nur einfache laute Töne erzeugen.

» 4558D
» und
» 4565D
» von JRC

Die sollten schon besser geeignet sein, allerdings nur in Verbindung mit einer geeigneten Beschaltung.

Jörg

» Sicher liegt es daran, dass auch die restliche Schaltung (Endstufe) für
» Audio-Zwecke ungeeignet ist. Das ist eher eine theoretische
» Prinzipschaltung, wie man sie in Büchern zum besseren Verständnis findet.
» Für die Praxis ist sie untauglich, es sei denn, du willst nur einfache
» laute Töne erzeugen.

Ob seine Schaltung funktioniert oder nicht, steht auf einem Blatt, das fuer sich selbst behandelt werden muss. Und da sind wir alle ja fleissig dabei. Ich sehe schon, die PhilippNrX-Verstaerkerbau-Debatte geht in dieser Woche in eine naechste Runde.

Was Du allerdings behauptest, stimmt so keineswegs. Ich habe nach diesem Prinzip der ruhestromlosen Endstufen aktive Kuechenlautsprecher realisiert, die sehr gut funktionieren und recht gut toenen. Trick ist, dass die Nachregelgeschwindigkeit der Verstaerkerschaltung gross genug ist, dass die Nulldurchgangsverzerrungen auf ein ertraegliches Minimum, auch bei leisen Passagen, reduiziert werden. Mehr dazu in:

"Gegentakt-Endstufe ohne Ruhestrom: Theorie und Grundlage"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_t.htm
"Gegentakt-Endstufe ohne Ruhestrom: Die praktische und verzerrungsarme Anwendung"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_p.htm

Gruss
Thomas
--
Mein ELKO-Buch ueber Opamp und Instumentation-Amplifier:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/index.htm#my_literatur
http://www.elektronik-kompendium.de/shop/buecher/operationsverstaerker-und-instrumentationsverstaerker

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

» Hallo Forum,
» Ich habe hier eine Schaltung gebastelt, und frage mich, warum die so
» funktioniert, und man keine weiteren Spannungsteiler-Widerstände braucht
» um anderswo ne virtuelle Masse bereit zu stellen!?!
»
» Die beiden OpAmps sind in echt ein dualer OpAmp.
» Ein anderes Problem sind die Widerstände selbst. Wenn die beiden
» Spannungsteiler nicht den selben Wert haben, was praktisch immer der Fall
» ist, dann werden vor allem laute Signale asymmetrisch verzerrt, wie im
» Bild unten. Gibt es irgendwelche Schaltungen, die das von selbst so
» regeln, dass es passt? Dann könnte ich auf ein Poti o.ä. verzichten.
» Wie regelt man denn am besten die Eingangslautstärke? Ich habe bis jetzt
» mit einem Poti (Bild: R5) den Verstärkungsfaktor geregelt. Das Problem
» dabei ist nur, dass sich je nach Poti-Stellung auch der "virtuelle
» Nullpunkt" am Minus-Eingang des OpAmps etwas verlagert. Das führt dann
» wider zu der asymmetischen Verzerrung, bei lauten Signalen bzw. großer
» Verstärkung, die auch noch von der Eingangslautstärke abhängt.
» Die Schaltung sollte allerdings so hochohmig wie möglich sein..
»
» Ein Sache hätte ich noch..
» Irgendwas Schwingt bei diesem Aufbau in der Realität. Oder koppeln sich da
» über Kabel irgendwelche Signale aus der "Luft" ein?
» Allerdings ist das kein 50Hz-Signal.
» Irgendwie entstehen da relativ hohe Oberwellen zu dem Sinus-Grundton. Wenn
» man sich mal eine Sinus-Schwingung vorstellt, ich habe leider kein Bild..,
» sind in der oberen Hälfte der Welle kleinere Oberwellen sichtbar. Die
» untere Hälfte sieht nach Sinus aus.. Wenn kein Signal am Eingang anliegt,
» sind auch keine Oberwellen sichtbar (wie unerwartet.. ).
» Was kann man denn dagegen tun??
»
» Puh...
» MfG Philipp
»
»

Wo hast du denn diese Schrottschaltung her, die ist von vorne bis hinten Mist.

Die erste Stufe ist weder ein sauberer DC-Amp noch ein sauberer AC-Amp. Nichtmal eine saubere Non-Inverting-Schaltung.

Die Verzerrungen stammen von Übersteuerung und DC-Differenzen zwischen den Eingangen. Es reicht aus ja es muß sogar so sein, den Virtual-Zeropoint am (+) Eingang zu schalten, er muß nicht auch noch am (-) Eingang liegen, dort verstellt er den Arbeitspunkt unzulässigerweise und das schon bei wenigen Mikrovolt Unterschied zwischen (+) und (-) Eingang um die volle Leerlaufverstärkung verstärkt.

Also weg mit dem Spannungsteiler R6/R16 und dort eine Reihenschaltung aus R und C nach Masse, R bestimmt dann zusammen mit R5 den Verstärkungsfaktor und C die f-u des Verstärkers.

Die "Endstufe" ist genausop ein Mist.
Die Übernahmeverzerrungen werden überhaupt nicht kompensiert, der OPAMP geht auf den Ausgang und wird dort in seine Strombegrenzung (Verzerrungen) gezogen). Die Transistoren arbeiten ohne stabilen Arbeitspunkt, laufen also hoch wenn du die Schaltung einfach OP-mäßig "reparierst" und ihnen damit einen in Richtung A-Betrieb gehenden Arbeitspunkt gibst.
Nimm einfach ein Endstufen-IC anstelle des 2.OP und der Transistoren, eine elektrisch richtige Endstufe zu bauen ist kein Anfängerjob.
Nur theoretisch und nicht zuende entwickelt, ich kann ja hier nicht eine komplette Entwicklung in ein paar Sätze fassen, muß der 2. OP auf einen Arbeitswiderstand wirken, der ihn nicht strommäßig überlastet, müssen die Endtransistoren einen Arbeitspunkt bekommen, der thermisch fest liegt, müssen sie stromgegengekoppelt werden, muß der OP sein Rück(Gegen)kopplungssignal vom Ausgang und nicht lediglich über den OP-Ausgang erhalten usw. usf. Alles relativ viel Änderungsaufwand, oder besser gesagt, so ist es einfach nur Mist.


@admin:
wieso ist die Sessiontime hier in der Soft so knapp eingestellt? Man kann nichtmal eine halbe Minute nachdenken vor dem Schreiben, will man nicht schon wieder ausgeloggt sein und somit den ganzen Salmon noch einmal schreiben müssen.

--
Gruß Jogi - Es ist bereits alles gesagt, nur noch nicht von Jedem.

» Ein Sache hätte ich noch...

Aha, wir sind gespannt...

» Irgendwas schwingt bei diesem Aufbau in der Realität.

Ja, mein lieber Freund und Kupferstecher, so ist das halt mit der Realitaet. Dazu bitte das hier lesen, - meine Empfehlung:
"Simulieren und Experimentieren,
ein Vorwort von Jochen Zilg"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/vorwort.htm

Das Risiko des Schwingens ist darum so hoch, weil, selbst dann wenn der Opamp UNITYGAIN-STABLE ist (Ist er das nach Datenblatt?) kann die Phasenreserve bei Verstaerkung 1 durch das Einschlaufen der Transistoren (Emitterfolgerschaltung) in die Gegenkopplung kritisch werden.

Dieses Problem hatte ich damals auch in:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_p.htm

Siehe Bild 1. Obwohl mehr als Verstaerkung 1, musste ich zusaetzlich den Frequenzgang beim Opamp mittels R2 und C2 kompensieren, denn sonst haette ich anstatt eines Verstaerkers einen flotten Kurzwellensender bekommen.


Wie Du das bei Deinem Opamp anstellst, weiss ich jetzt auch nicht, kann ich nicht aus dem Aermel schuetteln.

» Oder koppeln sich da
» über Kabel irgendwelche Signale aus der "Luft" ein?

Ja das gibt es auch. Wenn Du lange Zu-Leitungen in den Audio-Eingang hast und die Eingangsstufe des Verstaerkers
sich mit AM-Demodulation schlecht erzogen auffuehrt, kannst mit gut Glueck "Die deutsche Welle" auf 6075 kHz hoeren. Ist mal eine Abwechslung, falls Du kein KW-Empfaenger zur Stelle hast.

» Was kann man denn dagegen tun??

Schwingen, siehe oben. Es gibt noch andere Gruende, wie schlechte Fuehrung der GND-Leitung (unerwuenschte GND-Schlaufe...).

Radiostoerung: Vermeiden durch passives Tiefpassfilter mit Grenzfrequenz von etwa 50 kHz im Eingangspfad.

Gruss
Thomas
--
Mein ELKO-Buch ueber Opamp und Instumentation-Amplifier:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/index.htm#my_literatur
http://www.elektronik-kompendium.de/shop/buecher/operationsverstaerker-und-instrumentationsverstaerker

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Hallo,
Danke erstmal für eure mehr oder weniger hilfreiche Kritik.
Also ich habe die Schaltung so wie im Bild nachgebaut.
Das Ganze soll mit Batterie betrieben werden. Und um den Innenwiderstand des 9V-Blocks zu beseitigen habe ich einen 4700uF!!-Elko eingebaut. Das erscheint mit allerdings etwas viel, aber wenigstens laufen niedrige Frequenzen dadurch auch verzerrungsfrei. Außerdem konnte ich damit gegen das Schwingen ankommen.
Sooooo, muss ich denn unbedingt thermisch gegenkoppeln am Ausgang der Transistorstufe? Die Ops sollte ja nicht all zu warm werden, und auch von den Transistoren wird nicht viel verlangt bei Zimmerlautstärke. Und der Ausgang wird doch eh auf den Op rückgekoppelt..
Wenn kein Eingangssignal anliegt, zieht die komplette Schaltung einen Ruhestrom von 0,8mA, ist das erfahrungsgemäß okee?
Das Einzige, was mich persönlich stört, sollte nie HQ werden, Schaltung habe ich mir mit einigen unterstützenden Tritten in den Hinterleib hier aus den Forum selbst gebastelt und ist eine der ersten, ist, dass leise Signale, die zu sehr verstärkt werden symmetrisch verzerrt werden. "Zu" laute Signale, die nicht verstärkt werden müssen, werden dann aber asymmetrisch verzerrt. Und daran änderte sich auch nichts , als ich mir die Schaltung "aus dem Buch" aufbaute, also mit R und C nach "virutell-Null".
Dabei ist mir aufgefallen, dass der Verstärkungsfaktor von den Werten der Widerstände für den Spannungsteiler abhängig ist. (Der bleibt schon auf Vcc/2 eingestellt)
Also gilt V=1+R_2/R_1 nicht so recht. (In dem Bild oben fehlt R_1, dh es müsste V=unendlich sein, ist er aber nicht , da der Op nicht ideal ist, richtig? Also benutze ich einen Innenwiderstand des OPs für die Verstärkung??
Der Verstärkungsfaktor wird doch über die Ströme hergeleitet?! Und diese liegen in nA-Bereich?? Warum muss der Spannungsteiler dann relativ niederohmig sein (R_ges =40k bei mir) wobei der doch laut Rechnung eher im 100k-Bereich liegen könnte?
Naja das "Gute" bei dieser Schaltung ist, dass ich bei größt möglicher Verstärkung die Bildröhre hören kann, die man allerdings schon über die Fernseherlausprecher leise hört,auch wenn man nicht unbedingt will, grrrrrr!! Und auch Stromleitungen in der Wand bzw Steckdosen sind erkennbar.
Soo das wärs..
MfG Philipp

» Danke erstmal für eure mehr oder weniger hilfreiche Kritik.

Wie viel oder wie wenig hilfreich die einzelnen Antworten sind, kommt auch sehr auf Dich selbst an. Nicht immer sind, auf Grund des Aufwandes Idealantworten moeglich. Um dieses Ideal zu approximieren, muss der Azubi sich selbst zusaetzlich einbringen und selbst "Forschungsarbeit" leisten. Genau das ist ja auch das Spannende an der Sache.

» Also ich habe die Schaltung so wie im Bild nachgebaut.
» Das Ganze soll mit Batterie betrieben werden. Und um den Innenwiderstand
» des 9V-Blocks zu beseitigen habe ich einen 4700uF!!-Elko eingebaut. Das
» erscheint mit allerdings etwas viel, aber wenigstens laufen niedrige
» Frequenzen dadurch auch verzerrungsfrei.

So ist das, weil mit dieser grossen Kapazitaet die Spannungsquelle auch bei sehr niedrigen Frequenzen entsprechend niederimpedant (niederohmig) ist.

» Außerdem konnte ich damit gegen
» das Schwingen ankommen.

Dann hast (hattest) Du ein GND-Loop-Schwingproblem.

» Sooooo, muss ich denn unbedingt thermisch gegenkoppeln am Ausgang der
» Transistorstufe?

Eine thermische Kompensation, also das Verhindern des Hochlaufens der Temperatur der Transistoren, laesst sich durch Emitterwiderstaende recht wirksam vermeiden, aber das reduziert bei niedrigen Betriebsspannungen die Aussteuerbarkeit des Ausgangssignales empfindlich.

Im reinen B-Betrieb kann man dieses Problem, weil nicht existent, vergessen.

Deine Endstufe arbeitet im B-Betrieb. Ich gehe davon aus, Du hast Dich, zu Deinem eigenen Vorteil/Vergnuegen, mit A-, AB- und B-betrieb auseinandergesetzt...

» Die Ops sollte ja nicht all zu warm werden, und auch von
» den Transistoren wird nicht viel verlangt bei Zimmerlautstärke.

Hast Du den Transistoren aber wenigstens kleine Kuehlkoerper verpasst?

» Wenn kein Eingangssignal anliegt, zieht die komplette Schaltung einen
» Ruhestrom von 0,8mA, ist das erfahrungsgemäß okee?

Wobei die Endstufe, weil im B-Betrieb (ruhestromlos) nicht daran beteiligt ist. Der ganze Ruhestrom wird von der Schaltung davor verursacht...

Der Opamp-Ruhestrom ergibt sich eh aus dem Datenblatt. Aber damit kommt gleich eine Langzeithausaufgabe fuer Dich, aber nur wenn Du was lernen willst:

Der Ruhestrom, besser Betriebsstrom des Opamps, sagt sehr viel aus, wie schnell er arbeiten kann. Dies betrifft einerseits die Unity-Gain-Frequenzbandbreite und anderseits die sogenannte Slewrate. Hast Du schon mal was von Slew-Rate gehoert? Mein Tipp - und das ist die Hausaufgabe - befasse Dich mit diesen sehr wichtigen Zusammenhaengen um den Opamp schrittweise als wie besser zu verstehen. Alleine der Opamp ist ein Eldorado um Elektronik zu lernen.

Wenn Du z.B den Begriff 'slew-rate' oder 'slewrate' in das ELKO-Suchfenster (ganz oben) eingibst, wirst Du fuendig unter vielen von meinen Elektronik-Minikursen, das zeigt Dir wie wichtig dieser Aspekt ist.

So, ich lasse den Rest Deines Inhaltes stehen, vielleicht hilft Dir da noch jemand anders weiter. Ich tu aus Zeitgruenden nicht alles...

<nicht_bantwortet>
» Das Einzige, was mich persönlich stört, sollte nie HQ werden, Schaltung
» habe ich mir mit einigen unterstützenden Tritten in den Hinterleib hier
» aus den Forum selbst gebastelt und ist eine der ersten, ist, dass leise
» Signale, die zu sehr verstärkt werden symmetrisch verzerrt werden. "Zu"
» laute Signale, die nicht verstärkt werden müssen, werden dann aber
» asymmetrisch verzerrt. Und daran änderte sich auch nichts , als ich mir
» die Schaltung "aus dem Buch" aufbaute, also mit R und C nach
» "virutell-Null".
» Dabei ist mir aufgefallen, dass der Verstärkungsfaktor von den Werten der
» Widerstände für den Spannungsteiler abhängig ist. (Der bleibt schon auf
» Vcc/2 eingestellt)
» Also gilt V=1+R_2/R_1 nicht so recht. (In dem Bild oben fehlt R_1, dh es
» müsste V=unendlich sein, ist er aber nicht , da der Op nicht ideal ist,
» richtig? Also benutze ich einen Innenwiderstand des OPs für die
» Verstärkung??
» Der Verstärkungsfaktor wird doch über die Ströme hergeleitet?! Und diese
» liegen in nA-Bereich?? Warum muss der Spannungsteiler dann relativ
» niederohmig sein (R_ges =40k bei mir) wobei der doch laut Rechnung eher im
» 100k-Bereich liegen könnte?
» Naja das "Gute" bei dieser Schaltung ist, dass ich bei größt möglicher
» Verstärkung die Bildröhre hören kann, die man allerdings schon über die
» Fernseherlausprecher leise hört,auch wenn man nicht unbedingt will,
» grrrrrr!! Und auch Stromleitungen in der Wand bzw Steckdosen sind
» erkennbar.
» Soo das wärs..
» MfG Philipp
</nicht_beantwortet>

Gruss
Thomas
--
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http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/index.htm#my_literatur
http://www.elektronik-kompendium.de/shop/buecher/operationsverstaerker-und-instrumentationsverstaerker

--
Gruss
Thomas

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https://tinyurl.com/zjshz4h9
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