Klangregelstufe für LM3886 Chipamp

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Leeeooo
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 30. Apr 2006, 18:39

Hallo Zusammen,

ich würde gerne in meinen vor einigen Wochen fertiggestellten LM3886 Chipamp eine Klangregelstufe einbauen, die man bei Bedarf hinzuschalten oder auch „bypassen“ kann. Eine Regelung von Bässen und Höhen nach einer Baxandall-Schaltung reicht mir dabei völlig, ein Balance-Regler ist nicht unbedingt nötig. Folgende Schaltung hab ich nach Studium der entsprechenden Quellen (auch hier im Forum) entworfen:

Der Ausgang des Klangreglers soll dann direkt an das Lautstärkepoti des LM3886-Vertstärker angeschlossen werden:

Den Frequenzgang der Klangregelstufe hab ich in

LTSpice simuliert, aufbauen will ich die Schaltung auf Lochraster.

Ich hab nun folgende Fragen, bevor ich anfange, das Ding zusammenzulöten:

1. Welche OP-Amps soll ich verwenden? Ich hab jetzt im Plan TL072er eingezeichnet. In der

hier oder auch in dem von richi44 beschriebenen VV (

hier zu finden) kommen NE5534 bzw. NE5532er zum Einsatz. Wo liegt der Unterschied, bzw. was ist zu beachten, wenn man den einen oder den anderen Chip nimmt. In der tschechischen Variante ist z.B. noch beschrieben, dass in der Gegenkopplung des Chips noch ein 22pF Kondensator Pflicht ist, damit hochfrequente Schwingungen vermieden werden.

2. In der Variante von richi44 (

Plan) ist zwischen den beiden IC-Stufen ein 10µF Kondensator. Wozu? Ist er wichtig, um einen DC-Offset am Ausgang zu vermeiden? Konsequenterweise müsste man doch dafür auch einen Folien-Kondensator benutzen, welcher aber bei der Kapazität schon gar nicht mehr so billig ist (siehe z.B.

hier).

3. Was ist bei der Ein- und Ausgangsimpedanz zu beachten. Der Klangregler wird von standard-Signalquellen (Ipod/CD-Player/Soundkarte) gefüttert werden, da sollte der 22k-Widerstand am Eingang OK sein? Nun zum Ausgang: Kann ich den Ausgang von OP2 einfach an das 50k-Lautstärke-Poti des Verstärkers hängen, oder passt da die Ausgangsimpedanz der OP-Schaltung nicht. Ist evtl. hier ein Kondensator im Signalweg zur Entkopplung ratsam? Im Weg bis zum LM3886 befindet sich nämlich sonst kein weiterer Kondensator, der einen eventuell vorhandenen DC-Offset rausrfiltern würde.

4. Zum Power-Supply: Ich möchte eigentlich kein extra Netzteil aufbauen, sondern die Spannung des ohnehin vorhandenen Netzteils des Verstärkers nutzten. Dort liegen gleichgerichtet und nach Siebung etwa +-26V an. Diese hätte ich mittels 15V positiven und negativen Spannungsreglern entprechend runtergeregelt. Die Frage ist nun: Wie viel Strom werden die OPs verbrauchen, denn dieser Strom mal der Differenz zwischen 26V und 15V wird schließlich an den Spannungsreglern verbraten. Ist eine gemeinsame Spannungsquelle von Klangstufe und Verstärker überhaupt sinnvoll, oder ergeben sich dadurch vielleicht andere Probleme (evtl. in Richtung Grounding-Probleme gedacht…)

Tja, das wären zunächst mal die Bereiche, die mir noch etwas unklar sind. Hoffe es sind nicht allzu viele dumme Fragen dabei, bei denen die alten Hasen unter euch die Hände über dem Kopf zusammenschlagen… . Vielen Dank schonmal für eure Hilfe

:)!

Gruß
leeeooo

KSTR
Inventar

#2 erstellt: 01. Mai 2006, 03:19

Leeeooo schrieb:

Ich hab nun folgende Fragen, bevor ich anfange, das Ding zusammenzulöten:

1. Welche OP-Amps soll ich verwenden? Ich hab jetzt im Plan TL072er eingezeichnet. In der

hier oder auch in dem von richi44 beschriebenen VV (

TL072 oder NE5532 sind dafür beide OK und kommen normalerweise ohne Kompensations-Kondensator aus. Der NE5534 bräuchte ihn aber gewiss in deiner Schaltung, denn er läuft erst ab (Noise-Gain)-Verstärkung >3 stabil. Den würde ich dennoch wegen des einfach machbaren Offsetabgleichs empfehlen, die TL0x sind strommässig etwas schwach auf der Brust und rauschen etwas mehr, während die NEs evtl. kapazitiv überbrückte Widerstände in den Plus-eingängen brauchen (in etwas selber Wert wie die DC-Parallelschaltung aller Widerstände die am Knotenpunkt hängen), damit der Eingangs-Ruhestrom ausbalanciert ist (für niedrigen Offset).

2. In der Variante von richi44 (

hier).

Ein DC-Offset am Ausgang und zwischen den Stufen ist ungünstig, weil die Potis dann kratzen, und der Offset vom Endverstärker durchgereicht wird (zum Glück mit Verstärkung 1). Die Klangsteller-Stufe verstärkt den Offset des ersten OPs je nach Position des Bass-Stellers um den Faktor 10, das ist heikel. Da ist also entweder ein Offsetabgleich am Chip (z.B. mit dem NE5534) notwendig (nicht perfekt, eine Drift bleibt immer), ein Koppelkondensator oder ein DC-Servo. Beim Kondensator ist hier das Problem, dass er recht gross sein muss, denn die Eingangsimpedanz bei tiefen Frequenzen der zweiten Stufe ist variabel und bis zu 10k klein, d.h. für z.B. (recht hohe) 10Hz untere Grenzfrequenz brauchst du 1.6µF.

3. Was ist bei der Ein- und Ausgangsimpedanz zu beachten. Der Klangregler wird von standard-Signalquellen (Ipod/CD-Player/Soundkarte) gefüttert werden, da sollte der 22k-Widerstand am Eingang OK sein? Nun zum Ausgang: Kann ich den Ausgang von OP2 einfach an das 50k-Lautstärke-Poti des Verstärkers hängen, oder passt da die Ausgangsimpedanz der OP-Schaltung nicht. Ist evtl. hier ein Kondensator im Signalweg zur Entkopplung ratsam? Im Weg bis zum LM3886 befindet sich nämlich sonst kein weiterer Kondensator, der einen eventuell vorhandenen DC-Offset rausrfiltern würde.

Die 22k sollten kein Problem darstellen, dto das 50k-Poti am Ausgang. Wg. Kondensator siehe oben. Um einen Koppelkondensator wirst du ohne DC-Servo kaum herum kommen, am Ausgang kann er aber kleiner sein, weil nur schlechtestenfalls um etwa 18k Eingangsimpedanz (50k||22k||LM3886-impedanz)

4. Zum Power-Supply: Ich möchte eigentlich kein extra Netzteil aufbauen, sondern die Spannung des ohnehin vorhandenen Netzteils des Verstärkers nutzten. Dort liegen gleichgerichtet und nach Siebung etwa +-26V an. Diese hätte ich mittels 15V positiven und negativen Spannungsreglern entprechend runtergeregelt. Die Frage ist nun: Wie viel Strom werden die OPs verbrauchen, denn dieser Strom mal der Differenz zwischen 26V und 15V wird schließlich an den Spannungsreglern verbraten. Ist eine gemeinsame Spannungsquelle von Klangstufe und Verstärker überhaupt sinnvoll, oder ergeben sich dadurch vielleicht andere Probleme (evtl. in Richtung Grounding-Probleme gedacht…)

Rechne mit etwa maximal 100mA für die vier OPs, + je 20mA für jeden Längsregler, käme man auf unter 1.5 Watt pro Längsregler. Evtl. kann man einen Teil der Spannung an einem Längswiderstand (z.B. 33Ohm/2Watt) abfallen lassen, und hat dann mit dem Eingangskondensator am Spannungsregler gleich eine zusätzliche Siebung. Bei der Masse gilt das übliche, sie sollte halt vom zentralen Sternpunkt am Endverstärker kommen.

Ansonsten würde ich die Schaltung auf weniger Einstellbereich ändern (+-20dB sind m.E. viel zu viel, +-6dB sollte reichen und ist bzgl. Gleichlaufunterschiede etc. der Potis günstiger. Die Dimensionierungsgleichungen für den gegengekoppelten Baxandall finde ich grade nicht auf meiner Platte, aber die müssten sich ergoogeln lassen...

Grüße, Klaus

Leeeooo
Ist häufiger hier

#3 erstellt: 01. Mai 2006, 12:49

Vielen Dank für die ausführliche Info. Hier ist der überarbeitete Schaltplan, mit den entsprechenden Änderungen:

Was die Koppelkondensatoren angeht, sollte das so hinhauen. Nur die verkleinerten Einstellbereiche von +-20dB auf sagen wir +-10dB sind noch nicht eingearberitet. Dazu könnte ich doch einfach vor und hinter die Potis zusätzliche Widerstände hängen?
Beim raussuchen der Bauteile bei Reichelt bin ich bei den OPs hängengeblieben: Was ist der Unterschied zwichen den NE5532 (0,23€) und den NE5532A (0,46€)? Im Datenblatt ist dazu nichts zu finden. Handelt es sich bei den NE5532A schlicht um ausgewählte ("assorted"?) Exemplare mit engeren Toleranzen?
Ansonsten nochmal Danke, ich werde über den Aufbau sowie eventuelle Erfolge/Probleme weiter berichten.
Gruß
leeeooo

KSTR
Inventar

#4 erstellt: 01. Mai 2006, 16:41

Leeeooo schrieb:

Handelt es sich bei den NE5532A schlicht um ausgewählte ("assorted"?) Exemplare mit engeren Toleranzen?

Oui, die A-Versionen haben garantierte max-Werte beim Spannungsrauschen, die normalen nur typische Werte spezifiziert.

Beim Aufbau musst du die hochohmigen Pfade, die von den Potischleifern zum Minus-Eingang des OP gehen, so kurz wie irgendmöglich machen (wenige cm, am Besten unter 2cm). Diese Pfade (mit den R und C dazwischen) haben absolute Priorität beim Verdrahten (und eine Abschirmung ist nicht unbedingt günstig, kann zum Schwingen führen -- deswegen braucht man auch meist den 22pF).

Das Problem der Einfachheit Baxandall-Schaltung ist, dass alle Bauteilwerte sich gegenseitig beinflussen, was Einstellbereich und Lage der Frequenzen angeht. Die Rechnerei dazu füllt schnell ein paar Blätter... hier ein

guter Link zu dem Spielchen (auf Spanisch, aber die Formeln und Grafiken sind verständlich, kann's Dir aber zur Not übersetzen). Der Höhenzweig wurde etwas anders realisiert.

Leeeooo
Ist häufiger hier

#5 erstellt: 01. Mai 2006, 19:39

KSTR schrieb:

Beim Aufbau musst du die hochohmigen Pfade, die von den Potischleifern zum Minus-Eingang des OP gehen, so kurz wie irgendmöglich machen (wenige cm, am Besten unter 2cm). Diese Pfade (mit den R und C dazwischen) haben absolute Priorität beim Verdrahten.

Danke für den Tip, ich werde darauf Wert legen. Ein Board-Layout, das mit Lochrasterverdrahtung zu realisieren ist, wäre jetzt ohnehin der nächste Schritt. Sobald ich soweit bin, werde ich die Eagle-Files nochmal hier posten, es wäre schön, wenn sie dann jemand kurz begutachten könnte...

KSTR schrieb:

... hier ein

guter Link zu dem Spielchen (auf Spanisch, aber die Formeln und Grafiken sind verständlich, kann's Dir aber zur Not übersetzen)

Danke für den Link, ich hab die Google-Übersetzungs-Routine (Spanisch-Englisch) drüberlaufen lassen, dann kommt

das hier dabei raus, was überraschend gut und sinnvoll übersetzt ist. Kann es sein, das das Wort "Bass" im Spanischen auch die Bedeutng "ernsthaft" und "Höhen" die Bedeutung "akut, scharf, spitz" hat, denn es wird von Google konsequent mit "serious" bzw. "acute" übersetzt...
Ansonsten: DANKE, Formeln sind schonmal sehr gut (bin selbst Physiker...). Mit den Kirchhoffschen Reglen und frequenzabhängigen Widerständen von Kondensatoren hätte man sich das zwar auch selbst herleiten können, wenn es aber schonmal jemand für einen gemacht hat, umso besser!
Gruß
leeeooo