sehr ruhestromarmer NF-Vorverstärker

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Autor
sehr ruhestromarmer NF-Vorverstärker

    







BID = 165701

Arndt Ackermann

Gerade angekommen


Beiträge: 17
Wohnort: Werdau
 

  


Hallo!
Ich möchte gern einen extrem ruhestromarmen NF-Vorverstärker entwickeln.
Diese Schaltung soll dann in einem Gerät eingesetzt werden, welches in Kleinserie produziert wird. Besondere Ansprüche an den Klirrfaktor oder Rauscheigenschaften werden nicht gestellt, da diese Schaltung nur einen Schmitt-Trigger ansteuern soll (also ähnlich wie in einer Lichtorgel. Die Schaltung selbst soll aber nur wenige µA Ruhestrom verbrauchen weil permanenter Batteriebetrieb nötig ist. Ich würde das ganze mit diskreten Transtoren bauen wollen, da mir z.B. ein OpAmp mit einem Niedrigs-Ruhestrom zu teuer ist. Für z.B. 10 µA Stromverbrauch müßte bei 9 Volt der Kollektorwiederstand dann knapp 1 MOhm betragen! Nun zur Frage: Kann man Transistorschaltungen überhaupt mit diesen extremkleinen Leistungen betreiben? (Ist dies für industriellen Einsatz zulässig?) Sind für solch einen Einsatzfall MOSFETs besser geeignet als bipolare Transtoren. Oder wie sieht es mit Komplementär-Gegentaktschaltungen aus bei diesen Niedrigstströmen? Sind hier große Probleme mit der Temperaturstabilität zu erwarten oder extreme Einflüsse von elektromagnetischen Fremdfeldern?
Ich bin gespannt auf eure Vorschläge.

BID = 166258

stehwelle

Gesprächig



Beiträge: 194
Wohnort: Frankfurt Oder

 

  

Hallo,
das ist kein Problem mit normalen Transistoren.
Die Frage ist aber: Wie hoch ist der
Eingangswiderstand der nachfolgenden Triggerschaltung?
Sie muß hochohmig sein, sonst geht das nicht.
Ist sie niederohmig benötigt sie eine bestimmte
Leistung die der VV bereitstellen muß.
Wie hoch muß die Verstärkung sein?
Wie groß ist der Generatorwiderstand?


_________________
Nicht die Schaltung ist entscheidend,
sondern ihre Dimensionierung!
uelse@web.de

BID = 166295

Arndt Ackermann

Gerade angekommen


Beiträge: 17
Wohnort: Werdau

Hallo!
Der Eingangswiderstand der nachfolgenden Triggerschaltung ist hoch (C-MOS-Gatter 4093 (Schmitt-Trigger)). Nur muss diese Schaltung aus rund 30 mV Mikrofonspannung mindestens 5 Volt machen, damit dieses Gatter sicher reagieren kann bei 9 V Betriebsspannung. Das Mikrophon scheint sehr hochohmig zu sein (Piezogeber). Wenn man laut hineinspricht, kommen ungefähr 1 V und der Kurzschlussstrom liegt bei dieser Lautstärke bei 10 µA.
Ich habe schon mal eine simple zweistufige Schaltung aufgebaut mit Kollektorwiderständen 750 KOhm sowie mit Emitterwiderständen ebenfalls 750 KOhm und parallelgeschalteten Kondensatoren zur Temperaturstabilisierung ähnlich wie in Schaltungen aus Germanium-Zeiten. Die Temperaturstabilität ist absolut phänomenal. Arbeitspunkt übernimmt jeweils ein Widerstand 5 MOhm zwischen Kollektor und Basis und ein Einstellregler zwischen Basis und Masse. Als Transistoren nehme ich ganz einfache BC549C. Sogar mit dieser exotischen Dimensionierung funktioniert das ganze! Allerdings ist die Spannungsverstärkung nicht gerade berauschend. Ich muss morgen noch eine dritte Stufe zwischenschalten, welche die restliche Spannungsverstärkung übernimmt. Der Ruhestrom liegt bei der jetzigen Dimensionierung bei 10 µA.
Ich werde aber auch mal Studien betreiben, inwieweit sich der C-MOS-IC 4007 (ungepufferte Inverter) für NF-Zwecke zweckentfrenden lässt. Dazu habe ich schon mal eine Schaltung aufgebaut, die auch ganz gut verstärkt. Laut Literaturangabe pegelt sich der Arbeitpunkt automatisch auf halbe Ausgangsspannung ein, wenn ein Widerstand von 5 M zwischen Eingang und Ausgang gelegt wird. Dieser Wert soll sogar recht unkritisch sein. Bei mir ist jedoch eine Unsymmetrie vorhanden. Bei Betriebsspannung 9 V hat der Ausgang rund 7 Volt statt 4,5 V. Da muss ich wohl irgendwie weiter tüfteln. Jedenfalls wäre hier der Ruhestrom fast null, selbst im linearen Betrieb. Negativere Erfahrungen habe ich mit C-MOS-IC's von den üblichen, gepufferten Gattern (z.B. 4011) gemacht. Dort sind beide Transistoren leitend und es fließen Ruheströme pro Gatter vom 1 mA und mehr.

Für mein Vorhaben brauche ich dann noch einen Impulsgeber. C-MOS-Gatter haben zwar im statischen Betrieb kein messbaren Ruhestrom (zumindest meine Exemplare nicht, der HEF 4093). Will man damit aber Impulsschaltungen aufbauen, kommt dann aber doch der Ladestrom der Kondensatoren hinzu, der sich um die 500µA bewegt (und sich stets ändert). Also muss für meine Zwecke wieder ein klassischer Multvibrator "herhalten", nur die Dimensionierung ist alles andere als klassisch. Kollektorwiderstände 750 K, Basiswiderstände 5 M, Kondensatoren 1 µ (Tantal). Die Schaltung schwingt trotzdem sehr sicher an, auch bei verschiedenen Transistoren, ist temperaturstabil und arbeitet auch bei deutlich geringerer Spannung als 9 Volt. Selbst Hochfrequenzfelder scheinen nicht zu "jucken" (Handy).
Soweit meine jetzigen Erfahrungen.
Gruß Arndt

BID = 166299

Arndt Ackermann

Gerade angekommen


Beiträge: 17
Wohnort: Werdau

gelöscht; Doppelposting

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Arndt Ackermann am 23 Feb 2005 23:32 ]

BID = 166325

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
a mir z.B. ein OpAmp mit einem Niedrigs-Ruhestrom zu teuer ist.

Schau dir mal die Datenblätter von CA3080 und LM13700 an.
Das sind billige OTAs und haben somit eine ganzs andere Characteristik als die üblichen OpAmps.
Vielleicht ist es aber gerade das, was du brauchst, zumal sie problemlos im µA Bereich arbeiten und ohne Belastung dabei die volle Spannungsverstärkung entwickeln.



_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 166730

stehwelle

Gesprächig



Beiträge: 194
Wohnort: Frankfurt Oder

Hi Arndt,
der Tip von Perl ist gut.
Nehme einen stromarmen OPV.
z.B. Siehe Anhang.
Baue dort die Schaltung b inverting amplfierer.
An + in löte dann jweils 10Mohm gegen plus und minus
für Ub halbe. Rin etwa 300K und Rgegenkopplung etwa 5Mohm.
Das Mike kanst Du direkt zwischen Rin und +in löten ohne
Eingangs-C. Falls Du ein Elektretmike hast müßte das eigentlich
vorgespannt werden!?

Fals Du mit Transistoren bauen möchtest dann laß den Emitterwiderstand und
C weg und löte nur ein 10Mohm zwischen Collector und Basis.
Also nur Ra=750Kohm und Rb etwa 10Mohm. Rb sollte am
Ausgang etwa die halbe Betriebsspannung erzeugen.

viel Erfolg


PDF anzeigen



_________________
Nicht die Schaltung ist entscheidend,
sondern ihre Dimensionierung!
uelse@web.de

BID = 166750

Arndt Ackermann

Gerade angekommen


Beiträge: 17
Wohnort: Werdau

Danke Euch, perl und stehwelle, für die hochinteresanten IC-Vorschläge. Werde alle Varianten mal ausgiebig austesten. Bei der klassischen Transistorvariante habe ich aber festgestellt, dass bei fehlendem Emitterwiderstand keinerlei Temperaturstabilität mehr gegeben ist, welche ich jedoch benötige wegen wechselnder Betriebsbedingungen. Der Arbeitspunkt wandert schon bei 50 Grad fast gegen Plus. Mit Emitterwiderstand bleibt er selbst bei 80 Grad ganz stur auf halber Betriebsspannung (auch wenn natürlich die Verstärkung Einbußen hat.
Also Nochmals Vielen Dank!

BID = 166825

stehwelle

Gesprächig



Beiträge: 194
Wohnort: Frankfurt Oder

Wenn die Collectorspannug bei Erwärmung gegen
plus geht, dann hast Du entweder einen schlechten
Transistor oder mehr wie zwei Widerstände in deinem
Verstärker.
Also kein Widerstand darf von der Basis nach Masse vorhanden sein und
der Basiswiderstand geht gegen den Collector und nicht
etwa gegen den plus Pol.
Dann muß sich die Temperaturdrift in Grenzen halten.

Fals Du so ein stromarmen IC brauchst, dann melde Dich.

viel Erfolg!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: stehwelle am 25 Feb 2005 13:29 ]

BID = 167179

Arndt Ackermann

Gerade angekommen


Beiträge: 17
Wohnort: Werdau

Ja, das stimmt. Wenn ich den Widerstand gegen Masse weglasse und gleichzeitig den zwischen Basis und Kollektor noch weiter erhöhe,um auf halbe Betriebsspannung zu kommen, kann man die Temperaturdrift viel besser "im Zaum halten".
Gestern habe ich noch mal eine Schaltung mit C-Mos-Invertern 4007 gemacht, aber sobald ich zwischen Ausgang und Eingang den Widerstand 10 MOhm zur definierten Arbeitspunktgewinnung anlöte, steigt auch der Ruhestrom auf Größenordnungen im mA-Bereich. Werde in paar Tagen mal dem TLC27L2CP studieren und die gepostete Schaltung erproben.

BID = 167345

stehwelle

Gesprächig



Beiträge: 194
Wohnort: Frankfurt Oder

Sehe Dir mal die Spannungen auf dem Oszi an.
Vielleicht schwingt die Schaltung und benötigt
aus diesem Grund mehr Strom.

BID = 167396

Arndt Ackermann

Gerade angekommen


Beiträge: 17
Wohnort: Werdau

Das mit dem Oszi werd' ich mal machen. Danke für den Tipp. Komme allerdings erst in drei Tagen wieder zum ausprobieren.


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