richi44
21.10.2009, 08:05
Sei es, dass man für Aufnahmen einen Mikverstärker braucht oder für Messungen, meist wünscht man sich ein Ding, das „Studioqualität“ erreicht. Ich setze Gänsefüsschen, weil so ein Ding in Studios sicher einen symmetrischen Ausgang besitzen sollte, was für den Laien nicht erforderlich ist. Was aber Studioqualität erreichen sollte ist der Frequenzgang , das Rauschen und der Klirr.
Und Studioqualität ist auch der Umstand, dass es sich um einen symmetrischen Mikverstärker handelt, der für Netzbetrieb vorgesehen ist und über eine normgerechte 48V Phantomspeisung verfügt.
Hier eine Möglichkeit, sowas selbst zu bauen. Grundlage ist der OPV ADA4899-1, der über ein Rauschen verfügt, das in der Praxis einer Mikrofonspannung von 0,2 Mikrovolt entspricht und damit gerade mal 2,2dB über dem absoluten Minimum liegt.
Zu diesem OPV gleich ein paar Bemerkungen:
Er ist in zwei unterschiedlichen Pinbelegungs-Varianten lieferbar und darauf ist beim Bau des Gerätes zu achten. Es lohnt sich also, das Datenblatt ( http://www.analog.com/static/imported-fi...4899-1.pdf ) zu konsultieren.
Weiter verfügt er über eine Einschaltfunktion (Disable-Pin), welche für den normalen Betrieb nicht belegt wird. Dies ist im Schaltbild nicht eingezeichnet!
Und letztlich beträtg die maximale Speisespannung +/-12V für diesen OPV, sodass es sich aufdrängt, die Speisungen mit 48V Phantom, +/-15V für den allgemeinen Teil des Verstärkers und +/-10V für die Eingangsstufen auszulegen. Ob die Stabis für die 10V direkt im Vorverstärker untergebracht werden oder im Netzteil bleibt jedem Anwender überlassen.
Hier das Schaltbild:
[attachment=636]
Der verwendete OPV ADA4899-1 ist leider nur in der SMD-Ausführung lieferbar, was etlichen „Nicht-Uhrenmachern“ zu fein gebaut ist. Nun kann man aber diese Dinger mit einem Adapter
[attachment=637]
auf eine normale Grösse bringen. Und ich gehe mal davon aus, dass sowas zumutbar ist oder dass man den Händler seines Vertrauens (oder einen anderen guten Geist) um diese Lötgefälligkeit bitten darf. Diese Dinger sind hier http://www.elk-tronic.de/Products/Adapte...dapter.htm
erhältlich.
Das Nächste, das hier verwendet wird, ist ein Eingangsfilter mit einem Ferritkern. Sowas lässt sich selbst wickeln. Es sollte letztlich ungefähr so aussehen:
[attachment=638]
Gedacht ist ein Ferritkern mit etwa 1,5cm Durchmesser und 1cm Höhe, der mit zwei identischen Spulen bewickelt wird. Man kann dazu den Kupferlackdraht doppelt nehmen und einfach parallel wickeln, also nicht zwei örtlich getrennte Wicklungen wie im Bild, sondern Wicklungen, die übereinander liegen. Ich könnte mir so etwa 20 Windungen vorstellen. Und der Draht darf ruhig relativ fein sein, denn es fliessen da wenige mA.
Der Trick dieser Sache ist, dass die beiden identischen Wicklungen für identische HF-Störungen eine normale Spule bilden und damit zusammen mit den Kondensatoren (Röhrchen-Keramikkondensatoren oder Glimmer) diese Störungen unterdrücken, während das gegenphasige Nutzsignal sich an den Wicklungen aufhebt und die Spule dafür nicht wirksam wird.
Man kann nämlich davon ausgehen, dass HF-Störungen auf beide Mikrofondrähte gleich einwirken und damit ein sog. Gleichtaktsignal liefern, während das Nutzsignal ein Gegentaktsignal ist.
Als nächstes sehen wir im Eingang der Schaltung 8 Dioden. Diese sind so geschaltet, dass sie sowohl negative wie positive Signale gegen Masse führen und damit den OPV-Eingang vor zu hohen Spannungen schützen. Dies darum, weil die Siliziumdioden erst bei einer Spannung von mindestens 0,55V leitend werden (maximal ca. 0,75V). Damit ist an jedem Eingang eine Spannung von 1,1V Plus und Minus problemlos möglich, also ohne jede Beeinträchtigung. Diese Spannung entspricht letztlich einem Pegel von (über beide Eingänge gemessen) +6dBU, also dem Norm-Studiopegel. Das bedeutet, dass wir dem Eingang ein Studiosignal zumuten dürfen, ohne den Eingang über eine Dämpfung zu führen. Natürlich ist der Verstärker nicht dafür vorgesehen, Linepegel zu verarbeiten. Aber es könnte ja mal passieren...
Wenn wir die Schaltung weiter verfolgen, so haben wir im Grunde zwei identische Eingangsverstärker. Und weil wir ja von einem genau symmetrischen Signal ausgehen, so ergibt sich an jedem Invers-Eingang eine Teilung aus 3,16k zu (10k + 20 Ohm) parallel mit 16.9k. Und weil diese Widerstände zwischen den Inverseingängen liegen, wirken sie auf beide Seiten. Oder anders gesagt: Wir müssten entweder die beiden 3,16k addieren oder Pot und Fixwiderstände halbieren. Der langen Rede kurzer Sinn: Wenn wir das Pot auf Maximum stellen (10k), so haben wir einen Teiler aus 6,32k zu 6,28k (Pot parallel 16,9k), also eine Verstärkung von rund 6dB. Drehen wir das Pot an den anderen Anschlag, so ist das Teilerverhältnis 6.32k zu 20 Ohm, was etwa 1:317 entspricht und dies wäre 50dB.
Dies wie gesagt bei absolut symmetrischen Signalen.
Haben wir ein Gleichtaktsignal, so ist an beiden OPV-Ausgängen das selbe Signal vorhanden, sodass es keine Teilerwirkung gibt zwischen den Längswiderständen (3,16k) und Pot. Damit ist die Verstärkung für Gleichtaktsignale 0dB. Diese werden also nicht unterdrückt, aber auch nicht verstärkt.
An diesen Eingangsverstärker schliesst sich der erste OPV des NE5532 an. Dieser arbeitet im Noninverseingang mit einem Teiler von 1:1 und im Inverseingang mit zwei gleichen Widerständen. Diese Schaltung ist typisch für einen „Symmetrisch auf Asymmetrisch“-Wandler. Hier werden symmetrische Signale voll übertragen, während Gleichtaktsignale mit bis zu 80dB unterdrückt werden. Kritisch wird es immer dann, wenn Gleichtaktsignale in die Grössenordnung der Speisespannung kommen. Dies wird aber schon im Eingang durch die antiparallelen Dioden unterdrückt. Da müsste das zu grosse Signal (Speisung?) schon niederohmig eingekoppelt werden, um einen Schaden anzurichten. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Gleichtaktsignal am Eingang um mindestens 60dB schwächer am Ausgang erscheinen würde, es könnten aber auch über 120dB unterdrückung sein.
Die letzte Stufe umfasst wiederum einen Verstärker/Abschwächer. Je nach Potistellung erfolgt eine Abschwächung von etwa 6dB bis zu einer Verstärkung von ca. 10dB. Somit könnte die ganze Schaltung eine Verstärkung zwischen 0 und 60dB realisieren.
Im Ausgang ist einerseits ein bipolarer Elko eingesetzt, um allfällige DC-Offsetspannungen zu verhindern, andererseits auch ein Widerstand von 100 Ohm als Schutz vor Kurzschlüssen auf den Leitungen.
Zum Aufbau ist folgendes zu sagen:
- Die ganze Schaltung sollte vorteilhfterweise in einem mit Masse verbundenen Blechgehäuse untergergebracht werden, um Brumm- und HF-Einstrahlungen zu verhindern.
- Die Potis sind ein Stereopot, 10k log, wobei der Linksanschlag die volle Verstärkung ergibt (Eingangspoti „überbrückt“, Ausgangspoti Schleifer am 5,11k)
- Die Widerstände sind 1%.
- Die Schutzdioden könnten allenfalls gemeinsam (alle 8) auf einem DIL-Sockelstecker montiert werden, um sie im Störungsfall rasch austauschen zu können. Nur, wenn man einen Kurzschluss mit der Speisung baut (oder Netz oder sonst was böses), sind die OPV des Eingangs auch hinüber!
- Sofern HF-Störungen ausgeschlossen werden können, kann auf das Eingangsfilter verzichtet werden (es könnte auch nachträglich eingebaut werden).
- Ob sich der Aufbau auf einem Print lohnt oder ob man mit sog. Laborkarten (Veroboard) arbeiten will, bleibt jedem selbst überlassen.
Das Netzteil wird vorteilhafterweise in einem separaten Gehäuse untergebracht um Störungen und Einstrahlungen zu verhindern. Details dazu in einem nachfolgenden Beitrag.
Und Studioqualität ist auch der Umstand, dass es sich um einen symmetrischen Mikverstärker handelt, der für Netzbetrieb vorgesehen ist und über eine normgerechte 48V Phantomspeisung verfügt.
Hier eine Möglichkeit, sowas selbst zu bauen. Grundlage ist der OPV ADA4899-1, der über ein Rauschen verfügt, das in der Praxis einer Mikrofonspannung von 0,2 Mikrovolt entspricht und damit gerade mal 2,2dB über dem absoluten Minimum liegt.
Zu diesem OPV gleich ein paar Bemerkungen:
Er ist in zwei unterschiedlichen Pinbelegungs-Varianten lieferbar und darauf ist beim Bau des Gerätes zu achten. Es lohnt sich also, das Datenblatt ( http://www.analog.com/static/imported-fi...4899-1.pdf ) zu konsultieren.
Weiter verfügt er über eine Einschaltfunktion (Disable-Pin), welche für den normalen Betrieb nicht belegt wird. Dies ist im Schaltbild nicht eingezeichnet!
Und letztlich beträtg die maximale Speisespannung +/-12V für diesen OPV, sodass es sich aufdrängt, die Speisungen mit 48V Phantom, +/-15V für den allgemeinen Teil des Verstärkers und +/-10V für die Eingangsstufen auszulegen. Ob die Stabis für die 10V direkt im Vorverstärker untergebracht werden oder im Netzteil bleibt jedem Anwender überlassen.
Hier das Schaltbild:
[attachment=636]
Der verwendete OPV ADA4899-1 ist leider nur in der SMD-Ausführung lieferbar, was etlichen „Nicht-Uhrenmachern“ zu fein gebaut ist. Nun kann man aber diese Dinger mit einem Adapter
[attachment=637]
auf eine normale Grösse bringen. Und ich gehe mal davon aus, dass sowas zumutbar ist oder dass man den Händler seines Vertrauens (oder einen anderen guten Geist) um diese Lötgefälligkeit bitten darf. Diese Dinger sind hier http://www.elk-tronic.de/Products/Adapte...dapter.htm
erhältlich.
Das Nächste, das hier verwendet wird, ist ein Eingangsfilter mit einem Ferritkern. Sowas lässt sich selbst wickeln. Es sollte letztlich ungefähr so aussehen:
[attachment=638]
Gedacht ist ein Ferritkern mit etwa 1,5cm Durchmesser und 1cm Höhe, der mit zwei identischen Spulen bewickelt wird. Man kann dazu den Kupferlackdraht doppelt nehmen und einfach parallel wickeln, also nicht zwei örtlich getrennte Wicklungen wie im Bild, sondern Wicklungen, die übereinander liegen. Ich könnte mir so etwa 20 Windungen vorstellen. Und der Draht darf ruhig relativ fein sein, denn es fliessen da wenige mA.
Der Trick dieser Sache ist, dass die beiden identischen Wicklungen für identische HF-Störungen eine normale Spule bilden und damit zusammen mit den Kondensatoren (Röhrchen-Keramikkondensatoren oder Glimmer) diese Störungen unterdrücken, während das gegenphasige Nutzsignal sich an den Wicklungen aufhebt und die Spule dafür nicht wirksam wird.
Man kann nämlich davon ausgehen, dass HF-Störungen auf beide Mikrofondrähte gleich einwirken und damit ein sog. Gleichtaktsignal liefern, während das Nutzsignal ein Gegentaktsignal ist.
Als nächstes sehen wir im Eingang der Schaltung 8 Dioden. Diese sind so geschaltet, dass sie sowohl negative wie positive Signale gegen Masse führen und damit den OPV-Eingang vor zu hohen Spannungen schützen. Dies darum, weil die Siliziumdioden erst bei einer Spannung von mindestens 0,55V leitend werden (maximal ca. 0,75V). Damit ist an jedem Eingang eine Spannung von 1,1V Plus und Minus problemlos möglich, also ohne jede Beeinträchtigung. Diese Spannung entspricht letztlich einem Pegel von (über beide Eingänge gemessen) +6dBU, also dem Norm-Studiopegel. Das bedeutet, dass wir dem Eingang ein Studiosignal zumuten dürfen, ohne den Eingang über eine Dämpfung zu führen. Natürlich ist der Verstärker nicht dafür vorgesehen, Linepegel zu verarbeiten. Aber es könnte ja mal passieren...
Wenn wir die Schaltung weiter verfolgen, so haben wir im Grunde zwei identische Eingangsverstärker. Und weil wir ja von einem genau symmetrischen Signal ausgehen, so ergibt sich an jedem Invers-Eingang eine Teilung aus 3,16k zu (10k + 20 Ohm) parallel mit 16.9k. Und weil diese Widerstände zwischen den Inverseingängen liegen, wirken sie auf beide Seiten. Oder anders gesagt: Wir müssten entweder die beiden 3,16k addieren oder Pot und Fixwiderstände halbieren. Der langen Rede kurzer Sinn: Wenn wir das Pot auf Maximum stellen (10k), so haben wir einen Teiler aus 6,32k zu 6,28k (Pot parallel 16,9k), also eine Verstärkung von rund 6dB. Drehen wir das Pot an den anderen Anschlag, so ist das Teilerverhältnis 6.32k zu 20 Ohm, was etwa 1:317 entspricht und dies wäre 50dB.
Dies wie gesagt bei absolut symmetrischen Signalen.
Haben wir ein Gleichtaktsignal, so ist an beiden OPV-Ausgängen das selbe Signal vorhanden, sodass es keine Teilerwirkung gibt zwischen den Längswiderständen (3,16k) und Pot. Damit ist die Verstärkung für Gleichtaktsignale 0dB. Diese werden also nicht unterdrückt, aber auch nicht verstärkt.
An diesen Eingangsverstärker schliesst sich der erste OPV des NE5532 an. Dieser arbeitet im Noninverseingang mit einem Teiler von 1:1 und im Inverseingang mit zwei gleichen Widerständen. Diese Schaltung ist typisch für einen „Symmetrisch auf Asymmetrisch“-Wandler. Hier werden symmetrische Signale voll übertragen, während Gleichtaktsignale mit bis zu 80dB unterdrückt werden. Kritisch wird es immer dann, wenn Gleichtaktsignale in die Grössenordnung der Speisespannung kommen. Dies wird aber schon im Eingang durch die antiparallelen Dioden unterdrückt. Da müsste das zu grosse Signal (Speisung?) schon niederohmig eingekoppelt werden, um einen Schaden anzurichten. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Gleichtaktsignal am Eingang um mindestens 60dB schwächer am Ausgang erscheinen würde, es könnten aber auch über 120dB unterdrückung sein.
Die letzte Stufe umfasst wiederum einen Verstärker/Abschwächer. Je nach Potistellung erfolgt eine Abschwächung von etwa 6dB bis zu einer Verstärkung von ca. 10dB. Somit könnte die ganze Schaltung eine Verstärkung zwischen 0 und 60dB realisieren.
Im Ausgang ist einerseits ein bipolarer Elko eingesetzt, um allfällige DC-Offsetspannungen zu verhindern, andererseits auch ein Widerstand von 100 Ohm als Schutz vor Kurzschlüssen auf den Leitungen.
Zum Aufbau ist folgendes zu sagen:
- Die ganze Schaltung sollte vorteilhfterweise in einem mit Masse verbundenen Blechgehäuse untergergebracht werden, um Brumm- und HF-Einstrahlungen zu verhindern.
- Die Potis sind ein Stereopot, 10k log, wobei der Linksanschlag die volle Verstärkung ergibt (Eingangspoti „überbrückt“, Ausgangspoti Schleifer am 5,11k)
- Die Widerstände sind 1%.
- Die Schutzdioden könnten allenfalls gemeinsam (alle 8) auf einem DIL-Sockelstecker montiert werden, um sie im Störungsfall rasch austauschen zu können. Nur, wenn man einen Kurzschluss mit der Speisung baut (oder Netz oder sonst was böses), sind die OPV des Eingangs auch hinüber!
- Sofern HF-Störungen ausgeschlossen werden können, kann auf das Eingangsfilter verzichtet werden (es könnte auch nachträglich eingebaut werden).
- Ob sich der Aufbau auf einem Print lohnt oder ob man mit sog. Laborkarten (Veroboard) arbeiten will, bleibt jedem selbst überlassen.
Das Netzteil wird vorteilhafterweise in einem separaten Gehäuse untergebracht um Störungen und Einstrahlungen zu verhindern. Details dazu in einem nachfolgenden Beitrag.