Guten Morgen,

die Frage zur Op-Amp-Schaltung steht unten.

Zum Hintergrund: Hab mir eine Platine mit Mikrofon auf Basis des MAX4466 besorgt um mittels Oszi & FFT Geräuschspektren aufzunehmen. Ziel wäre 0,x kHz bis 10 kHz. Das Verstärkung-Bandbreiten-Produkt vom 4466 mit 600 kHz sollte ausreichen, wenn man die Verstärkung nicht zu groß wählt.
Soviel zur Theorie. Die Empfindlichkeit schaut aber eher wie ein Dreieck/Berg aus. Fängt bei 2,5 kHz an, erreicht bei ~4,3 kHz das Maximum der Empfindlichkeit und fällt bis 6 kHz wieder stark ab.
Da sind aber die Einflüsse des kleinen Lautsprechers (⌀4 cm), der Mikrofonkapsel und des MAX4466 zusammengemischt.

Mich wundert nun, dass es für maximale Verstärkung (~100x, -> 6 kHz Bandbreite) und 1-10x (Bandbreite >60 kHz) praktisch gleich ausschaut. Hätte ich anders erwartet.

Hab mir zu erst einmal den Schaltplan vorgenommen:
Die Kondensatorwerte sind im ausgelöteten Zustand gemessen und gerundet.

Das orientiert sich aber sehr stark am Referenzdesign, siehe "Figure 2. MAX4466 Typical Application Circuit" auf Seite 8:
Datenblatt MAX4465-MAX4469
R1&R2 haben 2 kOhm anstelle von 1 kOhm. Der zweite Unterschied ist, dass R5 und C5 im Datenblatt 10 kOhm und 1 µF haben. Tau bzw. f_G bleibt aber gleich.
R6 und RV1 (2k2 + 0-100k) sind im Datenblatt nur ein Widerstand mit 100 kOhm.
Ich sehe da kein Problem, da es so äquivalent bzw. "besser" ist. (Dave vom EEVblog würde bestimmt "nothing to write home about" sagen.)


Bis auf R5 & C5 ist mir die Schaltung (hoffentlich) soweit klar:
C1 bildet mit den beiden Ferrit-Perlen L1 & L2 einen Eingangsfilter und "Bulk"-Kondensator.
R1 & R2 versorgen das Mikrofon. R2 & C3 bilden einen üblichen Tiefpassfilter mit f_G = ~1,6 kHz.
R3 und R4 ziehen den nichtinvertierenden Eingang vom MAX4466 auf VCC/2. C2 koppelt das Mikrofon wechselspannungsmäßig an den nichtinvertierenden Eingang. Mit einer Milchmädchenrechnung (10 nF und 1 MOhm) sollten Frequenzen größer als 16 Hz durchkommen.

C4 ist ein 0815-Abblockkondensator und der MAX4466 wird als nichtinvertierender Verstärker betrieben. Verstärkungsfaktor ist zwischen 3x und 103x einstellbar. (Verkäufer/Angebot sagte 25x-125x) Beim Rückkoppelnetzwerk aus R6, RV1 und C6 komme ich auf f_G = 15,6 kHz (bei 102 kOhm) und mehr bei kleineren Werten.

Mein Verständnisproblem habe ich mit dem Kondensator C5.
Wenn ich Gleichspannungen betrachte, dann hebt er R5 auf und der MAX ist nur noch ein Spannungsfolger/Transimpedanzwandler mit V = 1.
Ab ca. 16 Hz (10 µF * 1 kHz -> f_G = 15,9 Hz) sollte der R5 wechselspannungsmäßig mit Masse verbunden sein und V > 1 "aktiv" sein.

Ist das soweit korrekt? Oder übersehe ich ein Zusammenspiel von C6 mit C5? Hat die Schaltung einen speziellen Namen?

Zitat : BlackLight hat am 22 Sep 2021 08:59 geschrieben :

... Der zweite Unterschied ist, dass R5 und C5 im Datenblatt 10 kOhm und 1 µF haben. Tau bzw. fG bleibt aber gleich. ...

Die untere Grenzfrequenz ergibt sich aus C5 und der Rückkopplung (R6+RV1). Die Verstärkung aus R5 und der Rückkopplung.

Was hat das Mic für eine Nennimpedanz? R1 stellt für das MIC die Last dar. 2k kann unkritisch sein, muss es aber nicht. Miss mal an Pin 2 des MICs und an C3 den DC-Pegel.

Womit ist "out" belastet? Bedenke, dass auch dort ein DC-Pegel ist (VCC/2).

Offtopic :

Ich würde den ganzen Aufwand aber gar nicht treiben. Ein brauchbares Mikrofon, Soundkarte und eine Software wie Speclab können das besser. Zum Einmessen von Lautsprechern hab ich ein preiswertes Messmikrofon und die Software Audionet Carma genommen.

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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Ltof am 22 Sep 2021 11:01 ]

Zitat : Ltof hat am 22 Sep 2021 10:54 geschrieben :

Die untere Grenzfrequenz ergibt sich aus C5 und der Rückkopplung (R6+RV1).

Danke, das muss ich mir also nochmal anschauen. Untere Grenzfrequenz abhängig von C5 + Rückkopplung hätte ich angenommen.
Mir geht es aber mehr um die obere Grenzfrequenz. Hab ich vergessen explizit zu schreiben?

Zitat :

Was hat das Mic für eine Nennimpedanz? R1 stellt für das MIC die Last dar. 2k kann unkritisch sein, muss es aber nicht. Miss mal an Pin 2 des MICs und an C3 den DC-Pegel.

Keine Ahnung, der MAX4466, Platine und Mikrofonkapsel kam als Modul für 3,2 € das Stück bis zum Briefkasten.
Werde es später messen. Ein Datenblatt erwarte ich bei dem Preis nicht.

Zitat :

Womit ist "out" belastet? Bedenke, dass auch dort ein DC-Pegel ist (VCC/2).

Guter Punkt. Die ersten 1,2 m sind ein Stück "lossy" Koax-Leitung mit BNC-Stecker von einem defekten 10:1-Tastkopf. Weil das nicht gereicht hat, hängen da noch 2,2 m RG 58 (BNC-Leitung) dran. Muss mal rechnen, ob das schon zu viel kapazitive Last ist.
Am Oszi hängen noch extern 110 kOhm, damit man mit den internen 1 MOhm (AC-Kopplung) auf runde 100 kOhm kommt. Hatte vorher 6,8 kOhm dran, das war mit ehrlich gesagt dann zu klein.

Auch hab ich teilweise VCC (5 V) am OUT beobachtet und weis noch nicht warum. Selbst wenn der Schleifer vom Trimmer Kontaktprobleme hat, sollte der nicht hochohmig werden und die Rückkopplung unterbrechen. Bleibt eigentlich nur eine kalte/gebrochene Lötstelle am Trimmer über.

Zitat :

Ich würde den ganzen Aufwand aber gar nicht treiben. Ein brauchbares Mikrofon, Soundkarte und eine Software wie Speclab können das besser. Zum Einmessen von Lautsprechern hab ich ein preiswertes Messmikrofon und die Software Audionet Carma genommen.

Vielen Dank für den Software-Vorschlag. Darauf wird es wahrscheinlich hinauslaufen.


P.S.
Hatte anfangs auch einen Laptop zur Aufzeichnung verwendet. Hab aber kein geeignetes Tool gefunden und dann per Klinke-auf-BNC-Adapter ein DSO zur Analyse genutzt. Problem war nur, dass ein Störgeräusch vorhanden war und wollte zur Kontrolle die extra ADC-DAC-Wandlung über den PC entfernen.
Das hat mich zu meinem heutigen Problem geführt.

Zitat : BlackLight hat am 22 Sep 2021 14:03 geschrieben :

... Mir geht es aber mehr um die obere Grenzfrequenz. Hab ich vergessen explizit zu schreiben? ...

Ohne nachzurechnen würde ich von C6 eine Begrenzung oberhalb des hörbaren Bereichs erwarten. Miss den mal nach. Nicht, dass Dir da 100nF untergejubelt wurden.

Von der gebastelten Koaxleitung an sich würde ich keinen direkten Effekt auf das NF-Signal erwarten. Höchstens ist das eine Antenne. Koppel das Signal vom OP mit einem größeren C aus. Plus zum OP-Ausgang. Ein zusätzlicher Widerstand von einigen zig Ohm (50) kann nicht schaden, eine Rückwirkung auf den OP (Phasendrehung durch kapazitive Last) zu verhindern.

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Zitat : Ltof hat am 22 Sep 2021 16:30 geschrieben :

[...] C6 [...] Miss den mal nach.

Hab ich schon alle. Bei dem erinnere ich mich noch daran, dass ich im 2 nF-Bereich die Relativ-Funktion verwendet habe. Auch spricht die weiße Farbe vom Gehäuse für C0G/NP0.


Hab jetzt die dumme Idee gehabt R1 & MK1 auszulöten und direkt vorm Koppelkondensator (+ von MK1) mit einem Funktionsgenerator ein Signal (25 mV_pp) einzuspeisen. Die Rückkopplung (R6+RV1) war auf 10 kOhm eingestellt. Hätte eine Verstärkung von 11 (1+10k/1k) erwartet.

Irgendwie fehlt mir ein Faktor 2. Aber die untere Grenzfrequenz passt ungefähr. Nach oben kommt es mit dem Verstärkung-Bandbreiten-Produkt von 600 kHz (600 kHz / 11 ≈ 55 kHz) auch hin. Also ist bei mir der Lautsprecher oder das Mikro das Problem. Der Op-Amp tut was er soll.

Wollte zur Kontrolle noch die Kurve bei einer Verstärkung von 100x/101x aufnehmen. Aber jetzt spuckt die eine verbastelte Platine wieder nur ≈VCC aus. Ich glaube ich gebe mit dem Teil auf.
Die Ausgangsfrage ist für mich geklärt und nochmal Danke für den Software-Vorschlag.
Danke Ltof!

Zitat : BlackLight hat am 28 Sep 2021 18:08 geschrieben :

... Aber jetzt spuckt die eine verbastelte Platine wieder nur ≈VCC aus. ...

Vielleicht ein Problem mit C5.

Zitat :

Die Ausgangsfrage ist für mich geklärt und nochmal Danke für den Software-Vorschlag.

Gerne. Ich hab damals ein älteres Kirchner-Messmikro verwendet. Musst Du mal schauen, was es da jetzt gibt.

Offtopic :

Angefangen hab ich damals den Aufwand, weil ich davon genervt war, dass es stark von der (Aufnahme-)Lautstärke und dem Genre abhängig war, ob die Equalizer-Einstellungen passten oder nicht. Es endete darin, dass ich so lange an den Lautsprechern selbst gefeilt hab, bis es bei "pure" vernünftig klang. Alles neutral und keine Loudness und es klingt immer anständig (nicht perfekt). Die Messungen waren eine große Hilfe.

Hier mal eine zusammengehudelte Simulation der Schaltung mit abweichenden Werten. Bei V~100 sieht das Deinen Ergebnissen ähnlich.


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Zitat : Ltof hat am 22 Sep 2021 10:54 geschrieben :

Miss mal an Pin 2 des MICs und an C3 den DC-Pegel.

Das hatte ich ganz vergessen zu teilen.
Über der Mikrofonkapsel messe ich 4,54 V (VCC = 4,98 V). Rechnerisch fließen 0,2 mA.
Oder sehe ich das Falsch und man braucht wirklich die potentiale über MK1, R1 & R2?


Jetzt komme ich mir blöd vor. Wieso hab ich hier nicht dran gedacht die Schaltung in (LT)spice zu prüfen?
Ist viel einfacher...