Vorverstärker/OpAmp

Hallo Tom,

was spricht gegen eine passive Vorstufe? Da wo ich sie bisher gehört habe fand ich die Ergebnisse sehr überzeugend. Die Quelle darf nicht hochohmig sein und sollte 2V Ausgangsspannung haben, das sind aber auch schon so ziemlich die einzigen Einschränkungen. Passive Pre gibt es auch mit Impendanzwandler und FB frag mal im Visatonforum.

Ich glaube kaum das du mit wenig Aufwand auch nur annähernd an den Klang oder vielmehr Nichtklang eines guten Potis kommst.


Gruß

Ich lese halt immer öfter, dass ohne Vorverstärker die Dynamik und der Bass in manchen Fällen nicht so gut sein soll.
Und da an den Verstärker später auch mal DVD-Player oder TV angeschlossen werden sollen, wo ich keine Ahnung von Impedanz und Spannung habe, wollte ich einen Vorverstärker bauen.
Hatte ja ursprünglich auch vor, einfach so ein blaues Thel Poti mit 10k Ohm davor zu hängen. Das Problem ist halt, dass ich noch so gut wie keine Ahnung von Hifi habe und deshalb nicht beurteilen kann was jetzt besser ist..?

vielen Dank
Tom

Die Quelle darf nicht hochohmig sein und sollte 2V Ausgangsspannung haben

Bis ich einen richtigen CD Player habe, muss ich meinen Discman verwenden. Der hat zwar an line out 1kOhm aber nur 0,1V. Beim Kopfhöreranschluss sind es 0,5V bei voller Lautstärke (auch 1kOhm).
Was bedeutet das, habe ich dadurch irgendwelche Probleme?

Vielen Dank
Tom

Zuerst müsste man mal wissen, wie hoch der Einganspegel Deiner Endstufe ist. Da aus dem Discman nur 0,1V raus kommt, kann man mit Sicherheit annehmen, dass eine Vorstufe nötig ist.
Du schreibst von 14,6V Endstufenspeisung. Die Vorstufe hat aber +/-15V, also zwei Speisungen. Ist das bei der Endstufe auch so oder hast Du nur eine einfache Speisung (Auto-Endstufe)? Dann müsste eh alles anders gebaut werden. Und die Schaltungen in Deinem Vorschlag sind nicht unbedingt der Weisheit letzter Schluss. Besonders wenn man die Klangregelstufe anschaut findet man mehr Ungereimtheiten als erlaubt.
Am besten stellst Du hier die Schaltung der Endstufe ein mit allen Daten, dann kan man Dir eine entsprechende Vorastufenschaltung liefern.

Hallo,
erstmal vielen Dank für die Antwort ;-)!
Der Eingangspegel lässt sich mit zwei Widerständen einstellen (12xRfb/Rin). Mit den Widerständen, die dem Bausatz beiliegen (20k,36k) erhält man dann 6.66V/V, 12V/V oder 21.6 V/V. Eingangsimpedanz (Rfb) ist dann dementsprechend 20 oder 36kOhm.
Die Spannungsversorgung will ich ganz normal mit Ringkern, Gleichrichter, Elkos und einem einstellbaren Spannungsregler bauen.

Laut Datenblatt hat der AMP bei 14,2V (kann ich ja bisschen einstellen) 14W an 8Ohm. Das ergibt laut deren Formel (Wurzel aus R*P) 10,58V.
Habe mir jetzt so in meinem Unwissen gedacht, dass (nur mit Poti) dann eine Verstärkung von 21.6V/V ganz gut passen würde wenn ich den Kopfhörerausgang mit 0,5V nehmen würde. Ist das überhaupt richtig gedacht??

Als Endstufe habe ich mir diesen Bausatz hier bestellt, richtiges Datenblatt habe ich nur vom IC:
http://www.41hz.com/main.aspx?pageID=105

Vielen Dank
Tom


P.S: Die Ausgangsspannung am CDP habe ich einfach mit einem Multimeter (200V Wechselspg-Bereich) gemessen, kann das da überhaupt was richtiges anzeigen?

Hallo Tom,
ein Betrieb ohne Vorstufe wäre möglich, denn die Verstärkung sollte ausreichen. Die effektiv-Ausgangsspannung liegt bei etwa 10V im Maximum und bei einer Verstärkung von 21,6 ergäbe das eine Eingangsspannung von rund 460 mV.
Die Vorstufenschaltung, die Du vorgesehen hattest, wäre hier nicht ohne weiteres betreibbar. Die Endstufe ist für asymmetrische Speisung von rund 12V vorgesehen, die Vorstufe braucht aber +/- 15V
Nachfolgend eine Vorstufe, sofern nötig.

Die Speisung für Deine Endstufe muss übrigens nicht stabilisiert sein, allerdings verlangt sie schon einiges an Strom. So muss das Netzteil mindestens 5A liefern können.

Danke!
Kann man denn sagen, was dadurch für klangliche Unterschiede zum Betrieb mit nur einem Poti zu erwarten sind?
Bin ich dadurch dann unabhängig von der Quelle, also kann ich dann später auch mal nen richtigen CDP mit viell. 2V anschließen ohne mir Gedanken um Eingangspegel etc. zu machen?

thx Tom

Wenn Du VOR meiner Schaltung das Poti einbaust, spielt die Höhe des Pegels keine Rolle mehr, da Du ja zurückregeln kannst, bevor irgendwelche aktive Elektronik zuwerke geht.

Obwohl ich von den highendesten Freaks wieder gestinigt werde: Kein klanglicher Einfluss!!!
Stell Dir vor, ein analoges Studiomischpult hat vom Mikrofonanschluss bis zum Aufnahmeausgang gut und gerne 16 solche Schaltungen hintereinander. Wenn sie nennenswerten klanglichen Einfluss hätten, könnte man keine CD aufnehmen.

Der TL072 hat eine Eingangsrauschspannung von 4µV im Bereich 10Hz bis 10kHz. Das macht bis 20kHz ca. 5,7µV. Damit ergibt sich ein SNR von bestenfalls ca. -85dB für eine Signalspannung von 0,1V. Schon deshalb würde ich diesen IC nicht mehr als Stand der Audiotechnik bezeichnen. Eher wäre der NE5532 oder der JRC4580 zu empfehlen, die sind auch nicht viel teurer, aber um Klassen besser, sofern man auf die pA-Eingangsströme verzichten kann.
Außerdem fehlt dem Spannungsteiler von 12V nach Masse ein größerer C als Filter, sonst sinkt die PSRR auf -6dB-.
Gruß, Timo

Hallo Timo
Der TL072 hat eine Rauschspannung von 18 nV*Wurzel aus Hz, das entspricht bei einer Bandbreite von 20 kHz einer Rauschspannung von 2,5 Mikrovolt. Wenn wir als Nenn-Eingangsspannung 100 mV annehmen (das, was der portable CDP am Lineout liefert, folglich V ca. 5), so ist die Pegeldifferenz 2,5 Mikrovolt zu 100 mV 1:40'000, was 92 dB entspricht. Das ist zugegebenermassen nicht die Welt, aber für einen FET-OPV nicht schlecht. Und einen FET habe ich gewählt, weil ich dann bei Bedarf die Widerstände des Basisteilers von jetzt je 220k problemlos vergrössern und somit auch eine hochohmige Quelle anschliessen könnte. Ein NE 5532 arbeitet mit so hohen Widerständen nicht mehr optimal und lässt keine hochohmige Quelle zu. Bei Quellwiderständen über 10k ist dessen Rauschen in der Grössenordnung des TL, bei noch höheren weit darüber.
Ausserdem wird dieser Vorverstärker mit einer Autoendstufe betrieben, die zwar einen sehr guten,aber auch endlichen Fremdspannungsabstand hat. Und letztlich könnte man, wenn man einen IC-Sockel verwendet, wahlweise den NE oder den TL rein stecken.
Logisch kann oder muss man die Bezugs-DC am Noninvers sieben. Ausser es wird ein Spannungsregler mit nachgeschalteter Siebung verwendet. Ich habe die Schaltung auch erst mal als Denkanstoss gezeichnet, weil ich feststellen konnte, dass Tom von der Materie mehr als nur ein klein wenig Ahnung hat und von selbst auf die Siebung kommen wird.
Aber wo Du recht hast, hast Du recht.

ersma:
Aus dem Datenblatt TL072 (TI):

Vn Equivalent input noise voltage RS = 20 Ohm f = 1kHz 18 nV/sqrt(Hz); f = 10Hz to 10kHz 4µV

Der letzte Wert ist entscheidend, weil die Rauschspannungsdichte über der Frequenz nicht konstant ist, bei 10Hz eben schon ~45nV/sqrt(Hz). Damit ändert sich natürlich das Integral über die Frequenz und führt zu dem Wert 4µV für den Bereich 10Hz bis 10kHz. Zugegebenermaßen habe ich vereinfacht: Vn[10hz..20kHz] = Vn[10hz..10kHz] * sqrt(2). Stattdessen wäre zu rechnen (zahlenmäßig): Vn[10hz..20kHz] = Vn[10hz..10kHz] + Vn[10kHz] * sqrt(20kHz-10kHz). Das ergibt hier 4µV + 1,8µV = 5,8µV, also mehr oder weniger dasselbe.
Rauschspannungen verschiedenen Ursprungs addieren sich quadratisch, wenn ich nicht irre, also hätte der NE5532 rauschstrommäßig die Reserve (Überschlag bei 1kHz): sqrt((18nV/sqrt(Hz))² - (5nV/sqrt(Hz))²) = 17,3nV/sqrt(Hz). Der Eingangsrauschstrom des NE5532 liegt bei 0,7pA/sqrt(Hz) [1kHz]. (17,3nV/sqrt(Hz))/(0,7pA/sqrt(Hz)) = 24,7kOhm. Das ist also der Äquivalent-Eingangswiderstand, bei dem sich die Gesamteingangsrauschleistungen (unter Vernachlässigung des Eingangsstromrauschens des TL072) beider OPA etwa gleichen.
Bei bösen Fehlern gebt mir ordentlich auf die Mütze!
Gruß, Timo

edit: Sonderzeichen für Wurzel und Ohm waren verschwunden...

Das ich von der Materie mehr als nur ein klein wenig Ahnung habe, stimmt leider nicht wirklich, deshalb habe ich die Frage hier ja gestellt ;-). Deshalb bin ich auch nicht von allein auf die Siebung gekommen..

Ich habe ja vor, die Spannungsversorgung der Endstufe zu verwenden, welche ja einen Spannungsregler mit Siebung besitzt ( http://www.41hz.com/main.aspx?pageID=106 -unten,allerdings mit andrem Regler). Brauche ich dann am Kondensator im Spannungsteiler nichts zu ändern?
Der OPA ist für 12V ausgelegt, ich will ihn aber mit 14,2V betreiben. Ändert sich dadurch was an der Schaltung?

Welche Spannung wird mit R2 + R4 eingestellt, würde die Endstufe mit den 2V die damit minimal möglich sind nicht schon übersteuert werden (weil nur 6,66V/V,12V/V,21,6V/V)?

thx Tom

@ Timo
Prinzipiell hast Du schon recht, nur wäre ein Dolby B nicht erfunden worden, wenn nicht die Rauschbeeinflussung gehörmässig im Mitten-Höhenbereich entschieden erfolgreicher wäre als im Bass. Daher kann man relativ ruhigen Gewissens die 18 nV als Referenz annehmen.

@ Tom
Man könnte zwischen dem Spannungsteiler R1 / R3 und dem Noninvers einen Widerstand von 220k einsetzen, R1 und R3 auf je 22k reduzieren und parallel zu R1 4,7 Mikrofarad (Folienkondensator) einbauen. Dann wäre mal der Eingang des OPV gegen Restbrumm oder Störungen abgeblockt.
Da Du ja die Absicht hast, die Endstufenspannung zu stabilisieren (denk an den hohen Maximalstrom von gegen 6A), ist eine weitere Siebung für die Vorstufe nicht zwingend. Und eine Spannung von 12 bis 30V ist eh zulässig.
Falls Du die Endstufenspeisung NICHT stabilisierst, sollte die Vorstufe über eine gesiebte Speisung verfügen. Das realisierst Du am besten mit einem Widerstand von 220 Ohm und einem Elko von 1000 Mikrofarad.

Hier nochmals die Schaltung mit der Input-Siebung und dem Poti für die Lautstärkeregelung.

Mit R2 und R4 stellst Du die Verstärkung ein. Die Formel steht auf dem Schema.
Wenn Du R2 unendlich und R4 null machts, ist die Verstärkung 1, im umgekehrten Fall ist sie theoretisch unendlich. Ist R2 und R4 gleich gross, so ist die Verstärkung 2. Mit den angegebenen Widerständen (R4 zwischen 10k und 100k) liegt die Verstärkung demnach zwischen 2 und 11. Das kannst Du entscheiden, was Du möchtest.
Und weil ja der Lautstärkeregler am Eingang des Verstärkers liegt, kannst Du die Lautstärke entsprechend zurückregeln, ohne dass irgend etwas übersteuert wird.

Es ist kein Problem, beim Endstufen-IC die Speisung auf 14,2V zu stellen, denn im Datenblatt ist diese Toleranzbreite ja angegeben. Das Ding ist eindeutig für Autobetrieb gebaut und daher muss es ja auch mit einer schwachen Batterie oder einer kräftigen Lichtmaschine zurande kommen. Es braucht also gar nichts weiter.

@richi44:
Wenn die Verstärkung genauso berechnet wird wie bei der Endstufe käme ich mit 78,2 Ohm für R4 auf eine Verstärkung von 8,8 und 0,88V (bei 0,1V am CDP) am Ausgang. Bei einer Verstärkung von 12 durch die Endstufe käme ich ja dann auf die 10,58V für die Maximalleistung.
Wie wählt man jetzt am sinnvollsten R4 aus, weil 78,2 Ohm gibt es ja nicht. So dass die Endstufe etwas übersteuert wird oder so dass sie etwas unter Anschlag läuft?

Wieso hast du ein 100k Poti gewählt, bis jetzt habe ich immer gelesen, dass kleinere Werte besser sein sollen?

thx Tom

Die Berechnung ist eigentlich schon gleich, nur sind die Bauteile hier möglicherweise etwas anders angeordnet.
Die Berechnungsformel habe ich im Schema aufgeschrieben.

OK, schonmal vielen Dank für die Mühe die du dir gemacht hast!

Welche Bauteile nimmt man dazu am besten?
Widerstände vielleicht 1% Metallschicht? Was für Kondensatoren?
Und wie ist es am besten mit der Verstärkung, besser so, dass die Endstufe ein bisschen übersteuert oder eher etwas weniger?

Vielen Dank
Tom

Jetzt war ich etwas zu schnell mit dem Beitrag absenden (das Sch... Handy!!)
Also, je kleiner R4, desto geringer die Verstärkung, je grösser R4, desto grösser V.
Du möchtest eine Verstärkung von 8,8.
V = R2 + R4 : R2
R2 ist 10k. Folglich ist R2 + R4 = 8,8 mal R2 = 88k.
Demnach ist R4 = V - 1 mal R2 = 78k.
Weil es die 78 k in der normalen Widerstandsreihe nicht gibt, kannst Du 82k oder 100k verwenden. Damit kommst Du auf Verstärkungen von 9,2 oder 11. Und weil Du ja das Pot am Eingang hast, kannst Du bei Bedarf zurückregeln.

Wie erwähnt hast Du mit dieser Schaltung auch die Möglichkeit, hochohmigere Quellen anzuschliessen, ohne sie zu belasten. Die Eingangsimpedanz liegt je nach Reglerstellung zwischen 68k und 100k.
Durch den Einsatz des TL072 spielt der Widerstandswert praktisch keine Rolle und stellt keine messbare Verschlechterung dar. Dies wäre bei einem normalen OPV (NE5532) anders.

Jetzt warst Du wieder schneller.
Widerstände 5% oder besser, 1% ist Luxus.
Metallschicht ist OK.
Wenn der Platz reicht, nimm für die C Folienkondensatoren, sonst halt normale Elkos (sind nicht so optimal, aber werden aus Platz- und Preisgründen auch in Studiogeräten in diesen Funktionen eingesetzt).
Weil Du ja zurückregeln kannst, macht es mehr Sinn, Verstärkungsreserve zu haben. Du kannst dann bei einer leisen Passage etwas "aufholen", was bei zu geringer Verstärkung nicht möglich ist.

Ok!
Gibt in der 1% Reihe ja auch 80,6Ohm.

Hast du mein letztes Post wegen der Frage bezüglich der Bauteile schon gelesen ;-)ß

thx Tom

jetzt war ich zu langsam ;-)

sind die Polyester von WIMA ok?

Tom

Ja, und zeitgleich mit Dir beantwortet.

Ja, und zeitgleich mit Dir beantwortet.
Wima ist OK

Du brauchst aber nicht 80,6 Ohm sondern KILOOHM

Oh, ja, kam wohl vom schnellen Schreiben...

Dann werd' ich mir die Teile erstmal bestellen und das alles versuchen. Wenn ich dann noch Probleme haben sollte, kan ich dich ja nochmal "quälen" ;-).

Also nochmal vielen Dank
Tom

Ich bin zwar nicht Masochist, aber nur zu

Mir fällt gerade auf, dass ich ja genau die doppelte Menge von den abgebildeten Teilen brauche (ausser TL072), ist doch richtig oder? So ein 10u Polyester kostet ja 3,30..

Die Masse in deinem Plan ist ja alles Versorgungsmasse? Braucht man da eigentlich auch "star-grounding"? Hab ich ja dann ne Menge Kabel..

thx Tom

Habe gerade gesehen, dass die Masse am Poti ja logischerweise Signalmasse und die am OP Versorgungsmasse ist.
Aber sind die andren alle Versorgungsmasse?
Bei dem amp soll es halt besser sein beides zu trennen, deshalb die dumme Frage..

thx Tom

Hallo Tom, Du baust Dir ja ein unabhängiges Gerät und kein Teil fürs Auto. Das sind zwei Paar Stiefel. Im Auto könntest Du beispielsweise den Verstärker im Kofferraum einbauen und vom Autoradio her betreiben. Dann hast Du entweder eine lane Masseleitung für die Stromversorgung, durch welche letztlich auch der Lautsprecherstrom fliesst und einen kleinen Spannungsabfall erzeugt oder Du hast das Autoblech als Masse mit Übergangswiderständen und zusätzlichen Verbrauchern. Auf jeden Fall hast Du keine saubere Masse.
Damit aus dieser unsauberen Speisungsmasse (ist letztlich der Bezugspunkt der Schaltung) keine Störungen oder Rückkopplungen auf den Eingang einwirken, wird die Masse getrennt. Intern ist wie gesagt beides verbunden. Die Trennung geschieht in der Praxis entweder mit einem Trafo, wo radioseitig die Autoradiomasse und das Autoradiosignal, verstärkerseitig die Speisemasse und der Eingang angeschlossen wird. Oder der selbe Effekt wird mit einem symmetrischen OPV-Eingang erreicht.
In Deinem Fall hast Du ja erstens einen CDP, der keinen separaten Massebezug hat (es gibt ja nur EINE Masseverbindung zwischen CDP Out und Verst. In) und zweitens keine lange und verseuchte Masseleitung mit zusätzlichen Verbrauchern. Damit ist das Problem nicht existent und alle Masseanschlüsse sind identisch wie bei einem üblichen Heimverstärker.

Noch ein Wort zu dem Material:
Du kannst den Spannungsteiler für die Vorspannung des Noninvers IN nur einmal aufbauen, also einmal R1, R3 und 4,7Mü und erst die 220k für jeden Kanal separat.

Ich habe halt gelesen, dass das Verbinden von Signal- u. Versorgungsmasse bei den Tripath ICs zu Störungen führen kann, weil diese mit so ungewöhnlich hohen Frequenzen arbeiten. Habe aber auch gelesen, dass jemand es verbunden hatte und keine Probleme hatte.
Du meinst also ich kann alles was Signal- o. Versorgungsmasse ist ohne Probleme verbinden (nehme an am besten in einem Punkt, wg Schleifen?)?

Ich habe vor bei der Stromversorgung auch den PE mit dem Gehäuse zu verbinden. Die Stromversorgung kommt zwar in ein extra Gehäuse aber der PE ist ja dann trotzdem auch mit Signalmasse verbunden. Ist das ok oder soll ich ihn lieber ab lassen, wenn Signal- u. Versorgungsmasse verbunden sind?

Vielen Dank
Thomas

Hier ein Ausschnitt aus dem IC-Datenblatt mit Schaltschema des Verstärkers.

http://www.tripath.com/downloads/EB-TA2021B.pdf
Du siehst, dass mit R11 die beiden Massen verbunden sind und dass R11 0 Ohm hat, also eine direkte, harte Verbindung. Möglicherweise könnte man da im Auto allenfalls eine Spule einfügen, die so die HF-Störungen unterdrücken könnte. Aber da 0 Ohm vorgeschlagen sind, ist dies offensichtlich nicht nötig.

Wenn Du mir nun sagst, was der "PE" ist, kann ich Dir antworten.
Wenn es Netzerde oder Schutzleiter ist, kannst Du das mit dem Gehäuse verbinden. Eigentlich ist das eine Frage der verwendeten Bauteile. Wenn beispielsweise ein schutzisolierter Trafo mit dem entsprechenden Zeichen (2 ineinanderliegende Quadrate) verwendet wird, ist ein Schutzleiter nicht nötig. Im anderen Fall kann es erforderlich sein, die Sekundärseite des Trafos, bezw. die Speisungsmasse an den Schutzleiter zu hängen. Dies wird erst problematisch, wenn Du andere Geräte an den Verstärker hängst, die ebenfalls geerdet sind. Das kann zu Brummschlaufen führen, vornehmlich bei TV oder Tuner an Kabelanlagen.

Danke für die Mühe, habe mir auch schon PDFs vom IC angeschaut, dabei muss ich das aber irgendwie übersehen haben...

PE=Protection Earth ;-) Also schon der Schutzleiter. Wollte ihn anschließen weil ich eh ein 3-poligen Kaltgeräteeinbaustecker habe und eben ein Metallgehäuse. Aber wenn das keine Probleme macht werd ich dann einfach nochmal schauen wie ich's mach.

thx Thomas