Danke für die Antwort. Ich habe wenig praktische Erfahrung mit Op-Amps, aber das Prinzip ist mir schon bekannt. Meine Schaltung ist ein invertierender Verstärker. Verstärkungsfaktor ist -Rfeedback/Reingang. Bei mir sind das die beiden Teile des Poti. Der Op-Amp wählt den Ausgang so, dass die Eingänge E- und E+ dasselbe Potential haben. Da E+ mit dem Null verbunden ist, muss der Ausgang im Bezug auf das Eingangssignal negativ werden.

Mich hat im Datasheet gestört, dass der Gain mit zunehmender Frequenz abnimmt. Dabei sollte mein Verstärker möglichst frequenzneutral sein. Aber vielleicht muss ich anders beschalten?

Zitat :

Mich hat im Datasheet gestört, dass der Gain mit zunehmender Frequenz abnimmt.

Ist es possible, that you bei einer Sparche pro Satz bleibst?

Davon abgesehen: Das ist normal, dieses Verhalten hat jeder Verstärker.

Bau dir aber erstmal eine vernünftige (virtuelle) Masse. Dazu brauchst du nur (wie ich schon geschrieben hatte) einen OPV als Spannungsfolger an an den Spannungsteiler anschließen (Im LM324 stecken ja schon 4 OPVs drin).

Bedenke aber auch, dass der OPV nur bis zu einer Spannung von ca. |U_B-1,5V| verstärken kann.
Bei 9V Versorgungsspannung und virtueller Masse bedeutet dies also von ca. -3V...+3V



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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

Zitat :

Also so kann das mal nicht funktionieren. Der invertierende Eingang hat keinen Gleichstrompfad nach Masse. Damit integriert der OPV seinen eigenen Biasstrom auf und geht in Sättigung.

Uuups, da hab ich wohl Blödsinn geschrieben. Das kommt davon wenn man schreibt bevor man denkt!


Zurück zum Frequenzgang:

Dass die Verstärkung mit der Frequenz abnimmt macht nichts und ist bei diesem OPV sogar Absicht.

Normalerweise ist die open-loop-Verstärkung ohnehin so groß, dass sich das auf die Betriebsverstärkung kaum auswirkt.

Der künstliche Abfall der Verstärkung hat den Sinn den Verstärker zu stabilisieren. Neben dem ersten (absichtlichen) Tiefpass im OPV gibt es auch noch weitere bei höheren Frequenzen. Diese bewirken außerdem eine Phasendrehung der Ausgangsspannung. Würde man die Verstärkung bei hohen Frequenzen nicht beschränken, so würde der OPV schwingen sobald man ihn rück-koppelt. Auf diese Weise wäre es sehr schwierig eine Schaltung zu bauen, die nicht schwingt. Deshalb haben die meisten Wald und Wiesen OPVs die Frequenzgangskorrektur, man bezeichnet sie dann als "unity-gain-stable". Das bedeutet, dass sie selbst bei maximaler Rückkopplung (als Impedanzwandler) mit einer Betriebsverstärkung von 1 stabil sind und nicht schwingen.

Es gibt auch OPVs die diese 'Korrektur' nicht haben. Damit kann man dann sehr schnelle Schaltungen bauen, aber nur wenn man weiß was man tut.


Es gibt aber noch 2 andere Gründe warum der Verstärker nicht so arbeiten könnte wie er soll:

# Die Lastimpedanz ist wohl etwas zu klein. Da ziehst zu Strom aus dem OPV und er kommt nicht hinterher.

# Die slew-Rate des LM324 ist IMHO recht bescheiden.

mfg Fritz

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Zitat :

...Der invertierende Eingang hat keinen Gleichstrompfad nach Masse. Damit integriert der OPV seinen eigenen Biasstrom auf und geht in Sättigung....

Warum das?

Der nicht-invertierende Eingang liegt auf 1/2 Ub. Die gleiche Spannung sollte sich ohne Ansteuerung auch am Ausgang einstellen.


Ich tippe eher darauf, dass der Ohrhörer mit seinen 4-8 Ohm etwas zu niederohmig ist und das digory deshalb den OPV gnadenlos übersteuert um halbwegs Lautstärke zu erzeugen.

DoMi

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Frischer Salat schmeckt um ein vielfaches besser, wenn man ihn kurz vor dem Servieren gegen ein saftiges Steak austauscht!

Zitat :

Vor den Kopfhörer habe ich einen Vorwiderstand von 470 Ohm getan. Ich versuchte auch mal einen 4.7 kOhm und schraubte dafür den Gain hoch. Die Verzerrung bleibt leider.

Der Widerstand muss da komplett raus, der macht die Geschichte nur leiser abe nicht besser.

Der OPV kann am Ausgang nur einen begrenzten Strom liefern, und dieser ist in Kombination mit dem Widerstand des Ohrhörers die physikalische Grenze für die Lautstärke (Leistung).
(P= I² x R)

Machst du aber den Widerstand am Ausgang zu groß, dann kommt der OPV SPANNUNGSMÄSSIG a seine Grenzen und übersteuert (Die Spitzen werden abgeschnitten)
(P = U² / R)

Die höchste Ausgangs-LEISTUNG erreichst du, wenn du den Lastwiderstand so wählst, dass bei Vollaussteuerung die höchstmögliche Spannung UND der größte zulässige Strom abgegeben wird.

DoMi





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Zitat : digory hat am 12 Mai 2012 11:41 geschrieben :

.....Bei Eingang und Ausgang habe ich je einen 4.7 uF Kondensator eingefügt gemäss Vorschlag im anderen Thread....

nee...nicht wirklich genau wie empfohlen.

Hole dir die Masse für den Eingang vom MINUSPOL der Batterie und nicht von deiner künstlichen Masse.
Ansonsten hast du eine Gegenkopplung, die die Verstärkung frequenzabhängig abschwächt.

Außerdem muss der Elko im Eingang dazu umgepolt werden.


edit: Das selbe gilt für den Ausgang. Nur ist der Elko da schon richtig herum.


DoMi

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: DomiAleman am 12 Mai 2012 14:57 ]

Zitat :

Bedenke aber auch, dass der OPV nur bis zu einer Spannung von ca. |UB-1,5V| verstärken kann.

Hmm, das dürfte mein Problem sein. Die Differenz zwischen E- und E+ wird in meiner Schaltung zu gross, der OP gerät wohl in den nichtlinearen Bereich. Ich werde mal versuchen, zwischen E+ und E- einen (grossen) Widerstand einzufügen. Damit sollte die Differenz kleiner werden, richtig?

Zitat :

Normalerweise ist die open-loop-Verstärkung ohnehin so groß, dass sich das auf die Betriebsverstärkung kaum auswirkt.

Kannst du mir sagen, was es mit open loop und closed loop auf sich hat? Die Begriffe sind mir neu.

Zitat :

Der künstliche Abfall der Verstärkung hat den Sinn den Verstärker zu stabilisieren.

Alles klar. Danke für die Erklärungen. Ich habe gesehen, dass beim NE5534 (ein Op-Amp, der angeblich für Audio besonders geeignet ist), der Gain ähnlich abnimmt. Bei einer closed loop Schaltung soll der Frequenzgang angeblich linear sein. Fragt sich nun eben, was das ist...

Zitat :

Die Lastimpedanz ist wohl etwas zu klein. Da ziehst zu Strom aus dem OPV und er kommt nicht hinterher.

Würde es etwas bringen, wenn ich den Vorwiderstand noch einiges grösser wähle und dann noch einen Transistor zwischen Vorwiderstand und Kopfhörer einfüge?

Zitat :

Hole dir die Masse für den Eingang vom MINUSPOL der Batterie und nicht von deiner künstlichen Masse. Ansonsten hast du eine Gegenkopplung, die die Verstärkung frequenzabhängig abschwächt.

OK, werde ich mal versuchen.

Zitat :

Außerdem muss der Elko im Eingang dazu umgepolt werden.

Da war ich unsicher, weil das Signal ja in beide Richtungen schwingt. Warum ist umgekehrt richtig?

Warum malt ihr ihm nicht einfach eine Skizze wie es richtig wäre?

Zitat :

Die Differenz zwischen E- und E+ wird in meiner Schaltung zu gross, der OP gerät wohl in den nichtlinearen Bereich. Ich werde mal versuchen, zwischen E+ und E- einen (grossen) Widerstand einzufügen. Damit sollte die Differenz kleiner werden, richtig?

Holzweg...die Differenz zwischen PLUS und MINUS Eingang ist SEHR nahe an NULL, sonst hättest du kein Signal weil der OPV schon bei sehr kleiner Differenzspannung komplett zu einer Seite kippt.




ein idealer OPV hat die Verstärkung UNENDLICH. d.h. beim allerkleinsten Spannungsunterschied zwischen + und - Eingang kippt die Ausgangsspannung nach - oder + Ub. Ein realer OPV hat eben NICHT unendliche Verstärkung, sondern eine sehr hohe, z.B. 100000fach. Das ist die Open Loop Verstärkung, die ist für nichts zu gebrauchen, aber man muss sie in bestimmten Fällen berücksichtigen.

In einer Verstärkerschaltung wird vom Ausgang zum Eingang gegengekoppelt, um den gewünschten Verstärkungsfaktor zu erreichen, der i.d.R. VIEL KLEINER als der maximale Verstärkungsfaktor des OPV ist. . Es entsteht ein geschlossener Regelkreis, englisch "closed loop"

Das hast du mit deinem 100K Poti gemacht.

Der Widerstand der linken Hälfte deines Potis ist übrigens der Eingangswiderstand der Schaltung. Wenn der zu groß ist, wird der Eingang zu Empfindlich gegen hochohmige Signale (z.B. wenn du mit dem Finger dran tippst)
Wenn du da deinen Ipod als Signalquelle dranhängen willst, sollte der Eingangswiderstand der gesamten Schaltung IN ETWA dem eines IPOD Kopfhörers entsprechen. Das heißt jetzt aber NICHT, dass du statt des 100K Potis jetzt ein 10 Ohm Poti nehmen sollst. Die 2x10K in deiner ursprünglichen Schaltung sollten OK sein.
Zusätzlich sollte direkt parallel zum Eingang noch ein Widerstand mit etwa 10 Ohm liegen.

Zitat :

Der künstliche Abfall der Verstärkung hat den Sinn den Verstärker zu stabilisieren.

Der hat den Sinn, überhaupt eine sinnvolle Verstärkung, z.B. Faktor 10, oder in deinem Fall Faktor 1 hinzubekommen.
Mit millionenfacher Verstärkung kann man eigentlich nichts gescheites anfangen.

Zitat :

... Bei einer closed loop Schaltung soll der Frequenzgang angeblich linear sein. Fragt sich nun eben, was das ist...

Genau das, was du mit dem 100K Poti gemacht hast...Gegenkopplung.

Du musst dir immer eines vor Augen halten:
Der OPV will immer erreichen, dass seine beiden Eingänge GLEICH sind.
Wenn an einem Eingang eine Veränderung stattfindet, macht er solange maximale Verstärkung, bis er sein Ziel erreicht hat.

Zitat :

Würde es etwas bringen, wenn ich den Vorwiderstand noch einiges grösser wähle und dann noch einen Transistor zwischen Vorwiderstand und Kopfhörer einfüge?

Dann kannst du den OPV auch gleich weglassen, auch mit EINEM Transistor kann man schon einen brauchbaren Impedanzwandler bauen. (Die Aufgabe des ersten OPV in deiner zuerst geposteten Schaltung ist NICHT die Spannungsverstärkung, sondern die Anpassung des hochohmigen Eingangssignals an die nachfolgenden Klangregelnetzwerke.)

Zitat :

...Da war ich unsicher, weil das Signal ja in beide Richtungen schwingt. Warum ist umgekehrt richtig?...

Es geht dabei nicht um das Signal, sondern:

Dein PLUS- Eingang liegt auf 1/2 Ub.
Folglich liegt der MINUS-Eingang ebenfalls auf 1/2 Ub, also auf 4,5V.
(Wie ich oben schon schrieb, liegen die beiden Eingänge nahezu auf der gleichen Spannung)

Diese 4,5V liegen über die linke Hälfte deines 100k Potis am Elko an.

Wenn jetzt der andere Anschluss des Elkos über die Signalquelle mit dem Minuspol der Batterie verbunden wird, lädt sich der Elko auf 4,5V auf.
Wie herum, sollte klar sein.

DoMi




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Zitat : perl hat am 12 Mai 2012 15:51 geschrieben :

Warum malt ihr ihm nicht einfach eine Skizze wie es richtig wäre?

Langweilig..dann kann er ja gleich nen Fertigbausatz nehmen und hat hinterher genau so viel Ahnung wie vorher.



DoMi

Danke für die Antworten.

Zitat :

Holzweg...die Differenz zwischen PLUS und MINUS Eingang ist SEHR nahe an NULL, sonst hättest du kein Signal weil der OPV schon bei sehr kleiner Differenzspannung komplett zu einer Seite kippt.

Die Differenz ist klein, weil der Op-Amp sie klein macht via Ausgang und Rückkopplung. Meine Überlegung war, wenn ich zwischen E+ und E- eine Widerstand hänge, muss der Op-Amp nicht mehr so viel kompensieren und arbeitet möglicherweise in einem sinnvolleren Bereich. Aber anscheinend war das eine Fehlüberlegung, denn wenn ich einen 10kOhm Widerstand zwischen E+ und E- lege, bleibt die Lautstärke in etwa gleich, aber die Verzerrung nimmt spürbar zu.

Danke für die Erklärung von closed und open loop, das ist jetzt klar.

Zitat :

Zusätzlich sollte direkt parallel zum Eingang noch ein Widerstand mit etwa 10 Ohm liegen.

Das heisst, zwischen + und - des iPod-Signals? Verbrate ich da nicht unnötig iPod-Akku?

Zitat :

Die Aufgabe des ersten OPV in deiner zuerst geposteten Schaltung ist NICHT die Spannungsverstärkung, sondern die Anpassung des hochohmigen Eingangssignals an die nachfolgenden Klangregelnetzwerke.

Das war mir klar. Ich habe jetzt halt zusätzlich noch einen Gain-Regler eingebaut, damit ich Verluste der nachfolgenden Schaltungen kompensieren kann. Nach dem Equalizer sollten nämlich noch ein paar andere Dinge kommen...

Der Eingang der ursprünglichen Schaltung ist übrigens sehr hochohmig, da liegt kein 10 Ohm Widerstand dazwischen.

Zitat :

Diese 4,5V liegen über die linke Hälfte deines 100k Potis am Elko an. Wenn jetzt der andere Anschluss des Elkos über die Signalquelle mit dem Minuspol der Batterie verbunden wird, lädt sich der Elko auf 4,5V auf.

Der erste Satz ist mir klar. Hingegen mit der zweiten Hälfte bin ich nicht ganz einverstanden. Ich ging davon aus, dass die Signalquelle um 4.5 Volt herum schwingt. Die Masse des iPod verbinde ich ja mit meiner virtuellen Masse. Folglich lädt der Elko sich doch einmal in die eine und einmal in die andere Richtung auf...?

Zitat :

Meine Überlegung war......Aber anscheinend war das eine Fehlüberlegung.....

Sach ich doch---->Holzweg

Zitat :

Verbrate ich da nicht unnötig iPod-Akku?

Ja, das ist wahrscheinlich so.

Da aber unbekannt ist, wie das Ausgangssignal des IPod sich bei größerem Lastwiderstand verhält, solltest du den Eingangswiderstand zuerst mal klein halten. Wenn nachher alles läuft, kannst du den Widerstand ja wieder vergrößern und dabei beobachten, ob Verzerrungen auftreten.

Zitat :

Der Eingang der ursprünglichen Schaltung ist übrigens sehr hochohmig, da liegt kein 10 Ohm Widerstand dazwischen.

Die ist vermutlich auch nicht für einen IPod gedacht.

Zitat :

Die Masse des iPod verbinde ich ja mit meiner virtuellen Masse. Folglich lädt der Elko sich doch einmal in die eine und einmal in die andere Richtung auf...?

Ja, das tust du im Moment. In diesem Fall spielt die Polung des Elkos auch keine Rolle. Du solltest aber besser die Masse des IPod mit MINUS der Batterie verbinden, da du dann deine virtuelle Masse nicht unnötig belastest. Und DANN muss der Elko andersrum.


Nochwas: Bei deiner ursprünglich geposteten Schaltung dient der erste OP als Impedanzwandler. Dein Ipod stellt aber sowieso einen niedrigen Ausgangswiderstand zur Verfügung, deshalb könntest du die erste Stufe eigentlich komplett weglassen.

DoMi

Endlich komme ich dazu, an der Schaltung weiterzutüfteln! Zuerst: Der iPod ist nur im Moment meine Signalquelle. Am Ende des Tages sollte meine Schaltung mit möglichst jeder Signalquelle klarkommen. Und dann ist es wohl besser, wenn sie einen hohen Eingangswiderstand hat, sonst zwingt sie möglicherweise ein schwaches Gerät in die Knie. Deshalb muss die erste Stufe wohl drin bleiben.

Ich habe versuchsweise mal mit einem ICL7660 einen Voltage Doubler aufgebaut, um meinen Op-Amp mit 18V zu speisen und die 9V in der Mitte zu haben. Das Ergebnis war ernüchternd: Nicht nur, dass die Verzerrung identisch blieb, sondern ich hatte zudem noch einen Brumm drauf. Also wieder abgebaut.

Irgend etwas geht schief. Mal überlegen. Das Signal vom iPod schwingt zwischen 0V und einem gewissen Wert Ui. Auf E+ habe ich 4.5V. Der Ausgang muss also 9V-Ui werden, damit E- auch auf 4.5V liegt (sofern das Poti in der Mitte ist). Der Ausgang schwingt also zwischen 9V und 9V-Ui. Wenn ich das andere Ende des Kopfhörers an 4.5V stecke, liegt am Kopfhörer immer zwischen 4.5V und 4.5V-Ui an. Da liegt der Hund begraben, es sollte kein so grosser Strom durch den Hörer fliessen (bei 14 Ohm Widerstand, hab's gemessen). Ich muss das andere Ende mit 9V verbinden, dann liegt nur maximal Ui an! Tadaaa! Und weg ist die Verzerrung!

Die Elkos brauchts gar nicht. Den am Ausgang darf ich gar nicht reintun, sonst fängts mit knirschen wieder an. Den am Eingang könnte man belassen, bringt aber keinen hörbaren Unterschied, Polung egal. Die Elkos zur Ausgleichung des Spannungsteilers dürften sicher auch hin.

Dass der Elko am Ausgang zum Knirschen führt, könnte daran liegen, dass dann am Kopfhörer die Spannung zwischen +Ui/2 und -Ui/2 pendelt. Der Kopfhörer kommt wohl mit negativer Auslenkung der Membran nicht klar.

Cool, dann bin ich ein Schrittchen weiter. Danke für alle Hinweise und Erklärungen. Schöner Wochenstart morgen!