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» Hallo liebes Forum!

Ich habe in einem Projekt die Aufgabe, eine Verstärkerschaltung zu bauen für ein analoges MEMS Mikrofon.

Soweit so gut, funktioniert auch mit dem AD797 (Analog Devices) als Differenzverstärker und dem TL082 (TI) als Impedanzwandler am Ausgang, Signal sieht schön aus.

Nun habe ich, um die Gleichspannung (Offset) zu blockieren, zwei Koppelkondensatoren am Eingang gehabt.

Die funktionieren auch, nur gibt es da ein Problem, mein Audiosignal wird natürlich frequenzweise gedämpft weil Hochpass und so weiter.

Nun sollen die aus der Schaltung raus und eine Alternative muss her.

Ich habe mit LTSpice einiges ausprobiert und habe eine Lösung gefunden, die ich aber noch nicht aufgebaut habe. Ein Bekannter meinte wohl, es wird nicht so funktionieren bzw. er weiß nicht was passieren wird und ich solle sie einfach mal aufbauen.

Im Grunde geht es darum, einen 1,01 V Offset am Eingang (und dementsprechend verstärkt am Ausgang) wegzubügeln. Ist anscheinend ein kompliziertes Thema, das bei einem Differenzverstärker zu tun. Ich habe die Schaltung abgeguckt, die eigentlich zu einem invertierenden Verstärker gehört... (https://www.hs-koblenz.de/fileadmin/media/profiles/ingenieurwesen_elektrotechnik_und_informationstechnik/ross/ELE/Material/ELE1-handout.pdf) aber da ein OPV ja eigentlich immer die Differenz am Eingang verstärkt und man auch sagen kann, dass ja auch 0 V ein Potenzial ist, kann dass doch auch bei einem Differenzverstärker funktionieren.

1. In LTSpice siehts aber gut aus, funktioniert also, aber ich wollte das ganze einfach mal posten und fragen, was ihr davon haltet?

2. Und gibt es Alternativen, die man "einfach" umsetzen kann?

Im Prinzip möchte ich nur eine entgegengesetzte Gleichspannung zu dem Offset am Eingang einsetzen, ohne Unsymmetrien und Dämpfung im Nutzsignal hervorzurufen, dass muss doch einfach zu realisieren sein...

Anbei habe ich die Schaltung und ein einen Graph mit der Eingangsspannung Vin+ und der Ausgangsspannung Vout2 hinzugefügt.

schöne Grüße und ein schönes Wochenende

Ovid

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20230512200803.pdf



https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20230512200822.pdf

» » In Mathe gefehlt?
»
» Du in Physik?


EOT

» Dein Verstärker hat einen schrecklich niedrigen Eingangswiderstand.

Ok.

» In Mathe gefehlt?

Du in Physik?
Kein Grund, hier spöttisch zu werden, denn anscheinend gibt's einen Unterschied:

https://www.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Phasenverschiebung

» Schnapsidee.

Warum?

» Nimm halt einen ähnlichen Instrumentenverstärker.

Ok.

» Ich sehe, dass Vin2 nur noch 60mV hat von den eigentlichen 1V, dass sollte
» eigentlich nicht sein.
» Wieso ist dieses Signal so gedämpft, liegt es an dem Ri?
» Wieso hat der bei Vin2 so einen Einfluss...oder liegt es an dem
» Rückkopplungspfad und den Innenwiderständen vom AD797...?

Dein Verstärker hat einen schrecklich niedrigen Eingangswiderstand.


» Invertiert bedeutet aber nicht phasenverschoben, dass ist doch ein
» Unterschied, oder?

In Mathe gefehlt?


» Eine andere Idee wäre die Kompensation mit einem Auto-Zero-Drift OPV zu
» realisieren, gibt es da evt. Schaltungsvorschläge, wie ich diese Schaltung
» mit einem Zero-OPV erweitern kann, um Offset und DC-Spannungen auf 0V
» runter zu bringen? Hast du da evt. Infos dazu?
» Im Netz finde ich dazu kaum etwas...

Schnapsidee.


» Ich habe mir auch deinen Vorschlag schonmal angeschaut mit dem SSM2019,
» könnte ich im Prinzip fast so einbauen, natrülich den Eingang etwas
» umodelieren, aber könnte klappen.
» Nur schade, dass es dafür kein Spice Model gibt...

Nimm halt einen ähnlichen Instrumentenverstärker.

Ich danke dir!

Interessant, jetzt sieht das auch etwas anders aus, nun ist das Ausgangssignal etwas gedämpft...selbst wenn ich die Kompensation und die DC Eingangsspannung rausnehme, bleibt das Signal gedämpft...
Dadurch habe ich jetzt allerdings ein paar neue Fragen...

Ich sehe, dass Vin2 nur noch 60mV hat von den eigentlichen 1V, dass sollte eigentlich nicht sein.
Wieso ist dieses Signal so gedämpft, liegt es an dem Ri?
Wieso hat der bei Vin2 so einen Einfluss...oder liegt es an dem Rückkopplungspfad und den Innenwiderständen vom AD797...?

Vor alledem, dass Mikrofon gibt zwei Signale raus, von dem das eine das invertierte Signal des anderen ist.
Invertiert bedeutet aber nicht phasenverschoben, dass ist doch ein Unterschied, oder?
Ich muss das echt in der Realität erstmal testen...

Eine andere Idee wäre die Kompensation mit einem Auto-Zero-Drift OPV zu realisieren, gibt es da evt. Schaltungsvorschläge, wie ich diese Schaltung mit einem Zero-OPV erweitern kann, um Offset und DC-Spannungen auf 0V runter zu bringen? Hast du da evt. Infos dazu?
Im Netz finde ich dazu kaum etwas...

Ich habe mir auch deinen Vorschlag schonmal angeschaut mit dem SSM2019, könnte ich im Prinzip fast so einbauen, natrülich den Eingang etwas umodelieren, aber könnte klappen.
Nur schade, dass es dafür kein Spice Model gibt...

Vielen Dank erstmal bis hierhin

» » Eine Frage noch, wie kann ich das mit der Polarität des Offset noch
» » berichtigen?
»
» Bei Spannungsquellen gleich machen, bis auf 180° Phasenverschiebung bei
» einer.
»
» https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20230529143339.asc

» Eine Frage noch, wie kann ich das mit der Polarität des Offset noch
» berichtigen?

Bei Spannungsquellen gleich machen, bis auf 180° Phasenverschiebung bei einer.

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20230529143339.asc

» » Ich hab gelesen, dass ich diesen durch 2 teile, dann bekomme ich die
» » Impedanz pro Leitung raus, ist das mein Ri?
»
» Ja.
»
»
» » Wo trage ich den ein? Müsste ich ja dann wahrscheinlich in beiden
» » Eingangsquellen eintragen...
»
» Ja.
»
Super, dann weiß ich wo, danke
»
» » Danke für den Vorschlag, das Thema Instrumentenverstärker hatte ich auch
» » schon auf dem Schirm, ich hatte es erstmal nicht weiter verfolgt da ich
» » einfach nur einen OPV nutzen wollte, ist ja schliesslich eine
» » Grundschaltung, warum sollte diese nicht funktionieren?
»
» Sie funktioniert, aber eben weniger gut.

Achso, ja ich bin mit ltspice auch schon am rumspielen mit eben diesem Thema.
Funzt auch schon sehr gut.

Eine Frage noch, wie kann ich das mit der Polarität des Offset noch berichtigen?

» Ich hab gelesen, dass ich diesen durch 2 teile, dann bekomme ich die
» Impedanz pro Leitung raus, ist das mein Ri?

Ja.


» Wo trage ich den ein? Müsste ich ja dann wahrscheinlich in beiden
» Eingangsquellen eintragen...

Ja.



» Danke für den Vorschlag, das Thema Instrumentenverstärker hatte ich auch
» schon auf dem Schirm, ich hatte es erstmal nicht weiter verfolgt da ich
» einfach nur einen OPV nutzen wollte, ist ja schliesslich eine
» Grundschaltung, warum sollte diese nicht funktionieren?

Sie funktioniert, aber eben weniger gut.

» Ri vergessen, und Polarität des Offset einmal falsch.

Stimmt, aber da weiß ich nicht wo ich was eintragen muss...laut Datenblatt des Mikros gibt es nur den Eintrag bei Differential Output Impedance.
Ich bin im High Modus, also liegt dieser bei 355 Ohm.
Ist das der Ri? Was mache ich mit dem und wo trage ich ihn bei der Quelle ein?
Ich hab gelesen, dass ich diesen durch 2 teile, dann bekomme ich die Impedanz pro Leitung raus, ist das mein Ri?

Wo trage ich den ein? Müsste ich ja dann wahrscheinlich in beiden Eingangsquellen eintragen...

Ehrlich gesagt, ist das ebenso eine Frage, die ich seit Jahren nicht beantwortet bekommen habe, wäre echt cool, wenn ich das endlich auch weiß

Ebenso die Frage mit dem Offset, wie kann ich die Polarität des Offset richtig stellen?
Laut DB gibt es ja die Common Mode Voltage, diese liegt bei 1V und genau um diese schwingt ja das Nutzsignal.
Und genau diese möchte ich möglichst klein haben.

» Richtigen Instrumentenverstärker nehmen, z.B. SSM2019.

Danke für den Vorschlag, das Thema Instrumentenverstärker hatte ich auch schon auf dem Schirm, ich hatte es erstmal nicht weiter verfolgt da ich
einfach nur einen OPV nutzen wollte, ist ja schliesslich eine Grundschaltung, warum sollte diese nicht funktionieren?

Aber in Zukunft wird das wahrscheinlich nochmal Thema werden, genauso wie "Auto-Zero-Drift OPV" für die Offsetregulierung.
Allerdings gibts da auch noch ne Menge Fragen...ist jetzt aber erstmal egal.

Danke auf jeden Fall erstmal für deine Hilfe bis hierhin, dass bringt mich auf jeden Fall schon super weiter!

» » Deine Modellierung des Mikrofons ist grob falsch. Kommst du selbst auf
» die
» » mehreren Fehler?
»
» Nicht wirklich, ich denke dann hätte ich das Ganze auch anders aufgebaut
» und simuliert.
» Was genau meinst du?

Ri vergessen, und Polarität des Offset einmal falsch.


» » Und auch bei der restlichen Schaltung könnte man einiges besser machen.
» Sie
» » ist z.B. unnötig asymmetrisch.
»
» Das habe ich Anfangs erklärt, warum ich diese Schaltung gewählt habe.
» Interessant ist, dass LTSpice mir keine Unsymmetrien anzeigt, Vout2 sieht
» gut aus.
»
» Was würdest du denn ändern?

Richtigen Instrumentenverstärker nehmen, z.B. SSM2019.

» Deine Modellierung des Mikrofons ist grob falsch. Kommst du selbst auf die
» mehreren Fehler?

Nicht wirklich, ich denke dann hätte ich das Ganze auch anders aufgebaut und simuliert.
Was genau meinst du?

» Und auch bei der restlichen Schaltung könnte man einiges besser machen. Sie
» ist z.B. unnötig asymmetrisch.

Das habe ich Anfangs erklärt, warum ich diese Schaltung gewählt habe.
Interessant ist, dass LTSpice mir keine Unsymmetrien anzeigt, Vout2 sieht gut aus.

Was würdest du denn ändern?

Deine Modellierung des Mikrofons ist grob falsch. Kommst du selbst auf die mehreren Fehler?

Und auch bei der restlichen Schaltung könnte man einiges besser machen. Sie ist z.B. unnötig asymmetrisch.

Oh alles klar, ja das wusste ich nicht, wüsste auch gar nicht wie das geht...aber danke das du das gemacht hast.

Das Mikro ist ein ICS-40619 von TDK:

https://invensense.tdk.com/wp-content/uploads/2016/02/ICS-40619-Datasheet.pdf

Die Spannungsquellen mit 1 mV sollen jeweils den Offset der beiden OP's simulieren, der mit in das Signal "hineinfließt".

Das Mikro selbst hat ein Differential Offset von 10 mV und einen Output Common Mode "Offset" von 1 V im High Performance Modus, wo das Mikro auch liegt.

Daher ist in einem Eingang ein Offset von 1,01V eingetragen.

schöne Grüße


» Allerdings auch einige Bezüge auf das Dateisystem *deines* Rechners.
»
» Die musste ich manuell entfernen, die Includes nachtragen, dann lief es.
»
»
» Was ist denn das für ein Mikrofon? Gibts da ein Datenblatt?
»
» Und was sollen die Spannungsquellen mit 1mV?

» Recht hat er, alles klar, alles andere sollte jetzt aber drin sein.

Allerdings auch einige Bezüge auf das Dateisystem *deines* Rechners.

Die musste ich manuell entfernen, die Includes nachtragen, dann lief es.


Was ist denn das für ein Mikrofon? Gibts da ein Datenblatt?

Und was sollen die Spannungsquellen mit 1mV?

Recht hat er, alles klar, alles andere sollte jetzt aber drin sein.

LG
» » Ok und welche Dateien fehlen?
»
» Das Poti, mindestens.
»
» Und wenn du das unnötige weglässt, dann kannst das Zip-File direkt hier
» hochladen.

https://www.elektronik-kompendium.de/forum/upload/20230516121753.zip

» Ok und welche Dateien fehlen?

Das Poti, mindestens.

Und wenn du das unnötige weglässt, dann kannst das Zip-File direkt hier hochladen.