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Hansen(R)

E-Mail

19.06.2021,
10:56
(editiert von Hansen
am 19.06.2021 um 11:01)
 

Koppelkondensatoren Polarität (Elektronik)

Hallo Sommerbastler,

im Audiobereich, zur Zeit bei mir mithilfe OpAmps, ist eigentlich immer ein Koppelkondensator am Signaleingang, der wohl Gleichspannungreste herausnimmt. Am Ausgang dann noch mal.
Es gibt viele Schaltungsbeispiele im Internet und in Datenblättern: Preamps, Tone Controls, Bass Booster, Low Pass Filter, RIAA-Entzerrer, AC-coupled Amplifiers, die das auch tun.
Allerdings ist die jeweils gewählte Polarität der Koppelelkos ein Rätsel für mich. Manch einer geht mit Minus "voran" in den Eingang (inv./nicht-inv) des OpAmps, der andere mit Plus voran. Es ist aber nicht so, dass die Elkopolarität sich konsequent an der Eingangspolarität des OpAmps ausrichten würde. Also man sieht alles. Vielleicht machen es ja manche glatt falsch? Es gibt noch solche, die stehlen sich um die Frage herum und benutzen ungepolte Kondensatoren, die dann aber viel niedrigere Werte haben. Frage also: wer weiß um das Geheimnis, wie der Koppelelko richtig zu polen ist?

Beispiele grundsätzliche für Schaltungen:
https://circuitspedia.com/ic-4558-bass-circuit-subwoofer-bass-booster-circuit-diagram/
https://www.eleccircuit.com/three-circuits-of-preamp-tone-controls-by-ne5532/
https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/s2008/jkk38_csb42/jkk38_csb42/
http://www.minidisc.org/mic_preamp/Simple%20Stereo%20Electret%20Mic%20Preamp.htm

Einen Schnellüberblick bekommt ihr auch, wenn ihr in der Suchmaschine "preamplifier circuit" eingebt und dann auf Bilder geht.

Viele Grüße
Jörg

--
Consider John 3 16

Strippenzieher(R)

E-Mail

D-14806,
19.06.2021,
11:51

@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

» an der Eingangspolarität des
» OpAmps ausrichten würde
Was'n das?
Ein gepolter Elko verträgt auch "andersrum" bis 0,irgendwas V - siehe Elko Wiki.
Man geht sicher davon aus, dass ein AudioEingang im Mittel auf GND liegt, die nachfolgende Schaltung nicht unbedingt - falls doch, ist es wurscht. Wenn man sich unsicher ist, erstmal ungepolten C anschließen und über diesem DC messen, so die Polarität bestimmen.

Hartwig(R)

19.06.2021,
12:02
(editiert von Hartwig
am 19.06.2021 um 12:20)


@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

wie bereits erwähnt, hängt die Entscheidung für einen Koppelkondensator von der Schaltung ab - d.h. welche max. Gleichspannungen zwischen den zu koppelnden Stufen auftreten können. Dementsprechend ist die Polarität zu wählen. Ob es überhaupt Elkos sein müssen, hängt davon ab, welchen Einfluß der Koppelkondensator auf die NF-Bandbreite - in diesem Fall die untere Grenzfrequenz - haben darf. Bedenke auch, dass sich beim Hintereinanderschalten mehrerer Verstärker mit Koppelkondensatoren die durch die Koppelkondensatoren verursachte Dämpfung bei z.B. der unteren Grenzfrequenz addiert. Allein deshalb sollte man sparsam mit Koppelkondensatoren sein. Es gibt da keine einfache Regel, daher auch die von Dir als widersprüchlich interpretierten Beispiele - wobei natürlich im Internet auch nicht alles richtig ist....
Grüße
Hartwig

Hansen(R)

E-Mail

19.06.2021,
14:14

@ Strippenzieher

Koppelkondensatoren Polarität

» » an der Eingangspolarität des
» » OpAmps ausrichten würde
» Was'n das?

Blödsinn natürlich :yes:

Hier mein eigenes Beispiel:



Der Spannungsfolger war richtig gut. Keine Rückwirkung mehr auf den Vorverstärker.
C1 habe ich erstmal so genommen, wie von der Basschaltung vorgesehen. Der Sound wurde aber viel besser, als ich einen 10µF Elko, minus voran, einsetzte.
C4, bei mir als Elko, minus voran, macht keine Probleme bzw. ändert offenbar nichts spürbar.

» Ein gepolter Elko verträgt auch "andersrum" bis 0,irgendwas V - siehe Elko
» Wiki.
» Man geht sicher davon aus, dass ein AudioEingang im Mittel auf GND liegt,
» die nachfolgende Schaltung nicht unbedingt - falls doch, ist es wurscht.
» Wenn man sich unsicher ist, erstmal ungepolten C anschließen und über
» diesem DC messen, so die Polarität bestimmen.

Werde ich machen.

--
Consider John 3 16

Hansen(R)

E-Mail

19.06.2021,
14:18

@ Hartwig

Koppelkondensatoren Polarität

Hallo, die Manipulation der Grenzfrequenz soll gerade nicht passieren.
Meine Schaltung habe ich dem Strippenzieher reinkopiert, um es nicht doppelt zu machen, siehe dort.

» Allein deshalb sollte man sparsam mit
» Koppelkondensatoren sein.

Gut zu wissen. "Zuviel schadet nichts" klappt dann nicht.

--
Consider John 3 16

Theo.

19.06.2021,
14:44

@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

» Sound wurde aber viel besser, als ich einen 10µF Elko, minus voran,
» einsetzte.

Hallo

C1 bestimmt die untere Grenzfrequenz, und wenn du da einen 10µF statt 330nF einsetzt, verschiebt sich die Grenzfrequenz natürlich deutlich nach unten und die tiefen Töne werden lauter. Ich vermute, dass die 330nF gewählt wurden, damit die tiefen Töne etwa den gleichen Pegel haben wie die hohen Töne, die ja jetzt wohl deutlich leiser sind.

Ich versuche immer möglichst Elkos aus dem Signalweg (und nicht nur dort) herauszuhalten, da sie deutlich schneller altern und damt Störungen verursachen.

Theo

Hartwig(R)

19.06.2021,
15:43
(editiert von Hartwig
am 19.06.2021 um 15:59)


@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

Hallo,
C1 stellt mit den Widerständen einen Hochpass dar, der wird natürlich, wie Theo schon schrieb, durch die 10uF massiv geändert. Der Spannungsfolger am Eingang ist sehr hochohmig, dort wäre ein Folienkondensator, (0.22uF - 1uF mit Ri=47k) die bessere Alternative. Evtl. Ist es sinnvoll, für eine normgerechte Eingangsimpedanz einen Widerstand vom IC Eingang nach Masse vorzusehen (eben die 47k). Ist C4 überhaupt erforderlich?

Strippenzieher(R)

E-Mail

D-14806,
19.06.2021,
16:12
(editiert von Strippenzieher
am 19.06.2021 um 16:26)


@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

1. Gehe ich Recht in der Annahme, dass deine OpV symmetrische Spannungsversorgung haben? Also nebst GND gibt es noch +U und -U ?
2. Dein Spannungsfolger hat einen offenen Eingang (geht garnicht) , sicher hängt da ein Koppel-C dran. Aber DC muss auch am dessen Eingang klar sein (im Schaltbild unklar) , sonst sucht der Spannungsfolger sich irgendeine Spannung und gibt diese auf den Ausgang = Begrenzung/Übersteuerung/Nichtlinearität.
Die Polarität deines C1 ist also abhängig vom DC-Anteil am Eingang des Spannungsfolgers
3. Polarität C4 ist beliebig solange nicht ein Depp eine Gleichspannung auf den Ausgang gibt.
Ausgang von A2 liegt (virtuell) auf GND da beide Eingänge des A2 gleichspannungsmäßig auf GND liegen. (Spannungsoffset des OpV vernachlässigt)
siehe auch https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm

Hansen(R)

E-Mail

19.06.2021,
19:19

@ Theo.

Koppelkondensatoren Polarität

Wo du es so sagst ... Die Höhen waren schon weniger.


» C1 bestimmt die untere Grenzfrequenz, und wenn du da einen 10µF statt 330nF
» einsetzt, verschiebt sich die Grenzfrequenz natürlich deutlich nach unten
» und die tiefen Töne werden lauter. Ich vermute, dass die 330nF gewählt
» wurden, damit die tiefen Töne etwa den gleichen Pegel haben wie die hohen
» Töne, die ja jetzt wohl deutlich leiser sind.
»
» Ich versuche immer möglichst Elkos aus dem Signalweg (und nicht nur dort)
» herauszuhalten, da sie deutlich schneller altern und damt Störungen
» verursachen.
»
» Theo

--
Consider John 3 16

Hansen(R)

E-Mail

19.06.2021,
19:22

@ Strippenzieher

Koppelkondensatoren Polarität

» 1. Gehe ich Recht in der Annahme, dass deine OpV symmetrische
» Spannungsversorgung haben? Also nebst GND gibt es noch +U und -U ?
» 2. Dein Spannungsfolger hat einen offenen Eingang (geht garnicht) , sicher
» hängt da ein Koppel-C dran. Aber DC muss auch am dessen Eingang klar sein
» (im Schaltbild unklar) , sonst sucht der Spannungsfolger sich irgendeine
» Spannung und gibt diese auf den Ausgang =
» Begrenzung/Übersteuerung/Nichtlinearität.
» Die Polarität deines C1 ist also abhängig vom DC-Anteil am Eingang des
» Spannungsfolgers
» 3. Polarität C4 ist beliebig solange nicht ein Depp eine Gleichspannung auf
» den Ausgang gibt.
» Ausgang von A2 liegt (virtuell) auf GND da beide Eingänge des A2
» gleichspannungsmäßig auf GND liegen. (Spannungsoffset des OpV
» vernachlässigt)

Die gezeigte Schaltung waren nur meine Erstvorlagen. Stelle gleich beim Hartwig
die passende ein. Virtual Ground mit Spannungsteiler und Elko wurden verwendet.

--
Consider John 3 16

Hansen(R)

E-Mail

19.06.2021,
19:28

@ Hartwig

Koppelkondensatoren Polarität

» Hallo,
» C1 stellt mit den Widerständen einen Hochpass dar, der wird natürlich, wie
» Theo schon schrieb, durch die 10uF massiv geändert. Der Spannungsfolger am
» Eingang ist sehr hochohmig, dort wäre ein Folienkondensator, (0.22uF - 1uF
» mit Ri=47k) die bessere Alternative. Evtl. Ist es sinnvoll, für eine
» normgerechte Eingangsimpedanz einen Widerstand vom IC Eingang nach Masse
» vorzusehen (eben die 47k). Ist C4 überhaupt erforderlich?

Als ich C4 mal gebrückt habe, war jedenfalls keine Änderung zu hören.

Die erste Grafik waren nur meine Urvorlagen. Hier die reale Schaltung:



Sie wird von einem Spannungsteiler als Single Supply betrieben.

--
Consider John 3 16

Sel(R)

Radebeul,
19.06.2021,
21:31

@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

» Sie wird von einem Spannungsteiler als Single Supply betrieben.

Bei Singlespeisespannung mache ich immer die Minusseite nach außen. Trotzdem versuche ich ungepolte Kondensatoren zu verwenden, ist bis 2uF ja auch größenmäßig kein Problem. Muß der Kondensator größer sein, so sieht so ein Elko ungern höhere NF-Frequenzen und bedämpft diese. Dagegen hilft die Parallelschaltung eines kleineren Kondensators mit 100...470nF. Hatte damit nie Probleme.

LG Sel

--
******************************************
Ich bin ein Elektronikbastler, der nur durch Schmerzen begreift, was schlauere Leute im Forum an Wissen vermitteln können.

Hartwig(R)

19.06.2021,
23:07

@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

» » Ist C4 überhaupt erforderlich?
»
» Als ich C4 mal gebrückt habe, war jedenfalls keine Änderung zu hören.
darum geht es nicht, vielmehr darum, nachfolgende Stufen vor Gleichspannung zu schützen. Wahrscheinlich ist das aber nicht erforderlich.
»
» Die erste Grafik waren nur meine Urvorlagen. Hier die reale Schaltung:
wäre gut gewesen, das gleich zu sehen....
»
»
»
» Sie wird von einem Spannungsteiler als Single Supply betrieben.
das ist also ein virtueller Ground und im eigentlichen Sinne kein single Supply mehr. Dafür muß dann aber die NF-Masse an diesem Spannungsteiler auf die 6V gelegt werden. Besser (Stabilität!) wäre der Spannungsteiler mit einem nachfolgenden Spannungsfolger als Pufferverstärker.
C1 ist offenbar Bestandteil des Filters, der darf nicht einfach durch 10uF ersetzt werden. Dem undefiniert hochohmigen Eingang der Schaltung würde ich einen Widerstand an Masse als Eingangswiderstand spendieren - je nach deinen Anforderungen 47k oder z.B. auch 470k oder 1M. Braucht der Eingang einen Koppelkondensator, dann Folie wie bereits erwähnt. An Eingängen würde ich mindestens 63V Spannungsfestigkeit planen.
Wird C4 benötigt, so müsste der recht groß ausfallen, da die Ausgangsimpedanzen niedrig liegen und die Last auch eine geringe Impedanz haben kann. Elkos sind hier ungünstig: die standard OPVs können bei +/- 6V Versorgung zwischen 6 und 8Vss abgeben, das würde grundsätzlich zu Wechselspannungsbetrieb der Elkos führen - das mögen die nicht. Der Split-Supply mit +Ub und -Ub bietet ja gerade den Vorteil, auf Koppelkondensatoren verzichten zu können. Andererseits macht Gleichspannungskopplung bei NF-Verstärkern nicht viel Sinn, und Ungenauigkeiten in der Schaltung können zu Fehlerspannungen führen. Also z.B. überlegen, ob nach einer Stufe mit hoher Spannungsverstärkung ein Koppel-C erforderlich sein könnte.

Mikee

20.06.2021,
10:41

@ Hansen

Koppelkondensatoren Polarität

» Wo du es so sagst ... Die Höhen waren schon weniger.

Hallo!

und genau aus diesem Grund gehören in den Audiosignalweg KEINE Elkos.

Wenn es denn unbedingt sein muss gilt folgendes:
Nimm eine gute Qualität, Spannungsfestigkeit 63V, auch wenn 6,3V reichen würden.
Der äußerste Elko bei einem Hifigerät hat den Minuspol nach außen.
Der Pluspol sollte aber keine Spannungs führen (symmetrische Spannungsversorgung).
Bei unsymmetrischer Versorgung muss Du ohne Koppelelko messen, welche
Gleichspannungspotenziale am Ausgang der vorherigen Stufe anliegt und welches
Potential an der nachfolgenden Stufe. Lässt sich dieses nicht messen, weil zu hochohmig,
dann kann man es aus dem Schaltbild errechnen.
Elko dann entsprechend so herum einbauen, dass er richtig herum betrieben wird.
Sind beide Potenziale auf gleichem Niveau, ist es egal wie herum man ihn einbaut.

Bitte keine Tantalelkos verwenden, sie sind für Audio nicht geeignet.
Ebenso bei normalen Kondensatoren bitte keine keramischen, keine X5, X7 und
ähnliche kleine Bauformen, sie klirren wie Sau. Nimm normale Folienkondensatoren,
MKP wenn möglich, ansonsten MKT.

Mikee

Hansen(R)

E-Mail

20.06.2021,
12:19

@ Strippenzieher

Koppelkondensatoren Polarität

» Wenn man sich unsicher ist, erstmal ungepolten C anschließen und über
» diesem DC messen, so die Polarität bestimmen.

Hallo, da muss ich noch mal nachhaken, bitte.
Also, sagen wir, immer v.l.n.r.

(Erste Schaltung) **kondi ungepolt** (Folgeschaltung)

Wenn ich nun vor dem ungepolten Kondensator gegen Masse eine positive Spannung messe, und nach dem Kondensator gegen Masse ein Minus auf dem Messgerät habe, dann kann ich wie herum einen gepolten Kondensator einsetzen? Vermutlich so: ----||+---

--
Consider John 3 16

Hansen(R)

E-Mail

20.06.2021,
14:11

@ Sel

Koppelkondensatoren Polarität

» Bei Singlespeisespannung mache ich immer die Minusseite nach außen.
» Trotzdem versuche ich ungepolte Kondensatoren zu verwenden, ist bis 2uF ja
» auch größenmäßig kein Problem. Muß der Kondensator größer sein, so sieht so
» ein Elko ungern höhere NF-Frequenzen und bedämpft diese. Dagegen hilft die
» Parallelschaltung eines kleineren Kondensators mit 100...470nF. Hatte damit
» nie Probleme.
»
» LG Sel

Hallo Sel,
nun habe ich einen 1µ Tantal genommen.
Die verwendete Spannung ist unten links zu sehen.
Das mit dem parallellen kleinen Kondensators finde ich gut. Wird gemerkt.



Jörg

--
Consider John 3 16