-db im Pult?

zucker schrieb:

Tach Bubens, ein kleines Logikproblem. Ua einer Quelle, bsp. CD, 0dbu. Die Eingangsstufe eines Mixers hat in der Regel einen Absenktaster zwischen 20...26db, wobei meist +10db und -10...-16db erreicht werden und der Bezug 0dbu ist. Das Problem: Instr. V kann nicht unter v1 - inv. OPV nachschalten und dort 1.58K gegen 10K Re, um -16db zu erhalten? +10db ist kein Problem. Was bringt eigentlich ein Key und ein Bassgit-V am DI Ausgang für eine Spannung? :prost

Hallo Henry, ist nicht ganz einfach zu verstehen, was Du da gemeint hast, aber ich versuch mal eine Interpretation:

Du hast einen Mixer mit vermutlich nur Mik-Eingängen, die einen Eingangspegel zwischen -10dBU und -60dBU vertragen. Zusätzlich hast Du eine Eingangsdämpfung von 20dB.
Du möchstest eine Quelle von 0dBU anschliessen.
Mit eingeschalteter Dämpfung am Eingang hast Du ja einen Empfindlichkeitsbeereich von 20dB (Dämpfung) unter -10dBU bis -60dBU, also effektiv einen Bereich von +10dBU bis -40dBU.
Somit kannst Du doch den Kanal mittels des Verstärkungsreglers einstellen (Kontrolle über PFL des Kanals).

Natürlich könntest Du den Pegel mit einem Invers OPV anpassen, das geht aber genau so gut passiv.
Beim OPV wären das (R Eing. zu R Geg.) 10k zu [10k : (2*3,16) = ] 1,58k, beim passiven Teiler wären es 10k zu 1,88k
Ob passiv möglich ist, hängt noch von der kapazitiven Last am Eingang ab, aber wem sag ich das.
Beim OPV sollte man nicht vergessen, dass man normalerweise nicht über etwa 100dB Fremdspannungsabstand bezogen auf Vollpegel kommt. Vollpegel am OPV ist etwa 8V eff = rund +20dBU. Wenn Du also einen Bezugspegel von -10dBU hast, wird der Fremdspannungsabstand nicht grösser als etwa 70dB. Von da her macht also ein OPV nicht unbedingt Sinn, das kriegst Du passiv auch etwa so hin.

Ja, nö Richard

vielleicht mal so rum:

ungedrückter PAD
- MIK -60db
- Line -16db

gedrückter PAD
- MIK -34dbu
- Line +10dbu

Der PAD gedrückt würde also ein v+ bewirken, was ja auch problemlos geht ABER, wenn der PAD nicht gedrückt ist, muß dem Signal zuvor doch jemand eine Dämpfung verpasst haben. Der Bezug 0dbu am Eingang und -16dBu nach dem PAD bedeuten ja nur 123mV. Mit eine Instr. OPV bekomm ich das aber nicht hin, weil min v1. Deswegen dachte ich, man schaltet dem echten Differenz OPV einen inv. OPV nach und gibt ihm als Grund 1.58K gegen 10K Re, weißte wie ich meine?

Oder hat es im Profipult die von Dir angesprochene passive Lösung am Eingang?

Hallo Henry, da muss ich sagen, Profi-Pulte sind logischer. Aber da hat man symmetrisch und Linienpegl.
Also, da hast Du üblicherweise einen Mik-Eingang mit einer Feinregelung von etwa 26dB und zusätzlich den Stufenschalter mit jeweils 10 oder 20dB.
Die alten kleinen Studer hatten dabei einen Mik-Bereich zwischen +26dBU (mit klassischer, passiver Vordämpfung, sonst hätte ja der Mik-Übertrager nicht mitgemacht) in 16dB-Schritten bis -60dBU. Dabei wurde am Miktrafo ein maximaler Pegel von etwa -20dBU beachtet. Im Bereich der höheren Verstärkung wurde dann eine Kombination von Verstärkungsumschaltung in der ersten und zweiten Stufe reailiest, der Feinabgleich (modellabhängig) als passiver Regler oder als variable Gegenkopplung ausgeführt.

Der Line-Eingang war jeweils ein eigenes Parr Stiefel ohne Pad, nur mit einer Regelung von +/-6dB, weil man ja die ganze Kiste und Periferie auf einen Studiopegel (+6dBU) eingestellt hat.

Man hat also durchaus mit passiven Dämpfungen gearbeitet.
Zu erwähnen ist, dass die kleinen Pulte intern mit -10dBU arbeiteten, die gösseren mit 0dBU, während andere Fabrikate durchgehend mit dem Leitungspegel gearbeitet haben.

Bei den neueren Pulten wurde meist auf einen Line-Trafo verzichtet. Folglich muss am Eingang eine Pegelabsenkung vorgenommen werden. Zwar verwendet man keine Instrumenten-Verstärker, sondern die einfache Art mit nur einem OPV (weil das völlig ausreicht), aber die Absenkung war damit genau so möglich.
Ich habe hier mal eine Deiner Schaltungen "vergewaltigt".

Du kannst im eigentlichen Asymmetrierer problemlos mit den Widerständen "wurschteln" und damit die Verstärkungsanpassung bewerkstelligen.

Am Rande sei noch erwähnt, dass bei Schaltungen mit Line-Eingangstrafos die Neutrik-Würfelzucker verwendet wurden (Spezialtypen, aber es geht genau so gut mit ganz normalen Dingern 1:1/600 Ohm) zusammen mit einem OPV in Nullohm-Technik (Noninvers an Masse). Da ist es ja nur das Widerstandsevrhältnis der Längswiderstände zum Gegenkopplungswiderstand, der die Verstärkung bestimmt. Und ob die Längswiderstände nun vor dem OPV oder auf der Primärseite des Trafos sitzen, hat auf die Verstärkung keinen Einfluss, das Verhältnis ist massgebend. Sitzen die Widerstände aber VOR dem Trafo, hast Du praktisch NULL Spannung am Trafo, somit keine Leistung und dadurch auch keinen Klirr und sonstige Probleme.
Aber das hatten wir ja schon...
Gruss
Richi

Hallo Richard,

klar, da war der Wald mit den Bäumen.

Bringe ich einen U-Teiler vor die E+ der OP1/2, kann ich ja eigentlich eine Dämpfung erreichen und mittels MUXer R6 einen R parallel legen und eine höhere v einstellen. Damit wäre dann die Pegelei definiert, zudem mit R6 als Poti ((in Grenzen (R6 ind Reihe zu Poti)) einen Gain herstellen.

Vorteil ist dann nur die Änderung eines R`s. Das bringt Platzersparnis. Beiden R`s des Differenz OPV ein Netzwerk anzulegen braucht mehr Leiterzüge und doppelt MUXer.

Über die Trafosymmetrie schreiben wir später, zunächst kommt die Platine so. Die Neutrik`s sollens aber schon
sein.

Intern geht es dann mit 0dbu weiter, die Endstufe liegt auf +6dbu Ue, was mittels OPV angeglichen wird (Volumen).

Es geht eigentlich darum, daß man sich um den Pegel, einmal vom Mixer über AUX als Monitoring ausgegeben, nicht mehr kümmern muß. Deshalb ist da im Originalplan auch diese ominöse sym - asym Erkennung und der Limiter bei.

Es war da letztens eine Sache, wobei ein Alesis MEQ 231 in den Monitorweg als Singleended eingeschleift war. Zum einen hats gebrummt, weil asym (war nichtmal mit DI zu ändern!), zum anderen war der Pegel so nicht vom FOH ohne Absprache zu steuern. Der Monitor war ein KME, wobei ich die Bezeichnung vergessen habe. Es war nur so, daß der XLR Eingang (für MIK ausgelegt) zwar ging, aber eben brummte, der Line nicht ging. Möglicherweise war da etwas mit Schaft und Ring der Klinke nicht zu gebrauchen oder Line ist asym. Leider hat es keinen Plan von dem Monitor.
Das soll vermieden werden. Möglicherweise käme noch meine simple Kompressorlösung zum Einsatz, womit dann keine Überfahrung mehr möglich ist, bzw. der Musiker mittels einzigem Griff seinen Monitor lauter oder leiser stellen kann, ohne Übersteuerung.
Getestet wird das alles mit der ITS Box aus dem LS DIY Fred.

Und halt kurz noch was.
In der Studiotechnik hast Du üblicherweise ja einen festen Leitungspegel, also +6dBU Peak in DE/CH/AT oder +4dBU(VU, = +10dBU Peak) bei den Amis. Und da kommen dann noch 9dB Headroom hinzu. Das bedeutet, dass man meist in der ersten Stufe eines Line-Eingangs entweder eine passive Vordämpfung braucht, oder keine Verstärkung realisieren kann.
Darum findet man praktisch nie die Instrumentenverstärker, weil diese bei V=1 keine Verbesserung der Gleichtaktunterdrückung bringen. Im Schaltbild-Ausschnitt hättest Du durch OP1 und 2 eine Verbesserung von 6dB. Da muss dann der Teiler aus R8/11 R9/12 schon genau sein, damit Du die zusätzlichen 60dB hinbekommst. Will sagen, es kommt sehr auf diese Widerstände an und viel weniger auf die zusätzlichen beiden OP.

Wenn man die Impedanz am Eingang von OP3 berechnet, kommt man immer auf irgendwelche abstrusen Werte. Man hat immer den Eindruck, dass sowas eigentlich gar nicht geht.
Nehmen wir mal einen fiktiven Moment an. Dann haben wir am Schaltungseingang (Eingang R9) +1V, an Eingang R8 -1V. Die Widerstände sind alle 10k. Am OP Ausgang haben wir +2V
Sicher ist, dass wir am Noninvers eine Spannung von +0.5V haben. Damit fliesst in R9 ein Strom von 50MyA.
Wenn wir am Noninvers +0.5V haben, ist diese Spannung auch am Invers vorhanden. Also haben wir über R8 1.5V = 150MyA. Und das haben wir auch über R11. Das steht irgendwie krumm in der Landschaft. Ich habe eigentlich nie entsprechende Versuche angestellt, aber man müsste sich mal fragen was passiert, wenn wir die Widerstände R8 und R11 von (in meinem Beispiel 10k) auf je 30k erhöhen. Die Teilerfunktion bliebe ja erhalten und damit auch die Symmetrie, aber wir hätten durch den dreifachen Wert nur noch 1/3 des Stroms, also im Invers und im Noninvers gleich viel.

Als Versuch müsste man mal so eine Schaltung (ohne OP1+2) über einen Trafo ansteuern. Dann könnte man nachmessen, ob die Pegel am Schaltungseingang gegen Masse gemessen unterschiedlich sind und durch Einsatz entsprechernd höherer Widerstände im Invers gleich werden. Ich könnte mir nämlich vorstellen, dass mit diesem Trick (wenn ich nicht einem Denkungsfehler verfallen bin) die praktische Symmetrie verbessert werden könnte. Wenn wir unterschiedliche Impedanzen haben, haben wir doch auch unterschiedliche kapazitive Einstreuungen. Wenn wir aber so die Impedanz symmetrieren würden, ergäbe sich eine bessere kapazitive Sicherheit.

Eine Alternative wäre (ausser dem aufwändigen Instrumenten-OP-Zeug) wenn man den Invers direkt (Gegenkopplung 5K, Zubringer 10k) für den b-Draht nutzt, den a-Draht über einen Inverter (10k zu 10k, mit 10k an den Invers 2) zumischt. Da sind es die vier 10k, die über die Symmetrie entscheiden und die Impedanz ist für beide Eingänge gleich.

Schönen Sonntag
Richi

Hallo

richi44 schrieb:

Wenn man die Impedanz am Eingang von OP3 berechnet, kommt man immer auf irgendwelche abstrusen Werte. Man hat immer den Eindruck, dass sowas eigentlich gar nicht geht. [...] Als Versuch müsste man mal so eine Schaltung (ohne OP1+2) über einen Trafo ansteuern. Dann könnte man nachmessen, ob die Pegel am Schaltungseingang gegen Masse gemessen unterschiedlich sind und durch Einsatz entsprechernd höherer Widerstände im Invers gleich werden. Ich könnte mir nämlich vorstellen, dass mit diesem Trick (wenn ich nicht einem Denkungsfehler verfallen bin) die praktische Symmetrie verbessert werden könnte. Wenn wir unterschiedliche Impedanzen haben, haben wir doch auch unterschiedliche kapazitive Einstreuungen. Wenn wir aber so die Impedanz symmetrieren würden, ergäbe sich eine bessere kapazitive Sicherheit.

Das mit der Symmetrie der einfachen Subtrahierschaltung ist schon so eine heikle Sache.

Normalerweise macht man R11 und R12 gleich, dann gibt es ohne Abgleich auch in etwa gleiche Polfrequenzen für die parasitären RCs am +IN wie am -IN, entspr. Layout vorausgesetzt. Die Gleichheit braucht man für den Erhalt der CMRR bei hohen Frequenzen ohne zusätlichen Aufwand. Zur Trimmung schaltet man kleine Cs, wenige pF, parallel zu R11 und R12. Ein weiterer Grund von Gleichheit zw. R11/R12 bzw. R8/9 ist die Symmetrierung der Bias-Ströme, um niedrigen Offset zu erhalten.

Das große Problem ist aber die impedanzmäßige Unsymmetrie der Schaltung, die immer da ist und auch noch von Gleichtaktaussteuerung abhängt. Nehmen wir alle vier Rs zu 10k, und legen R8 an Masse, dann wird Rin=R9+R12=20k. Legen wir R9 an Masse, ist Rin=R8=10k. Nun könnte man R8 und R11 auf 20k erhöhen, und hätte dann in diesen beiden Spezialfällen den gleichen Rin von 20k.

Allgemein wird Rin gegen Masse am Plus- bzw. Minus-Eingang (Up bzw. Un) der Schaltung:
Rp = R12 + R9
Rn = Un/In, In = [Un-Up*R12/(R12+R9)] / R8
Rn = R8* Un / [Un-Up*R12/(R12+R9)]
Das heißt: Während der Eingangswiderstand am Pluseingang konstant ist, ändert sich der Eingangswiderstand am Minuseingang immer abhängig von den Spannungen am Plus- und am Minuseingang! Nur in bestimmten Sonderfällen lassen sich die Spannungen herauskürzen:

Setzen wir Up = -Un == U (also exakt nullpunktsymmetrische Ansteuerung):
Rn = R8 / [1+R12/(R12+R9)]
Dann Rp == Rn:
(R12+R9) = R8 / [1+R12/(R12+R9)]
Damit
R8 = (R12+R9) * [1+R12/(R12+R9)] = R12 + R9 + R12
R8 = 2*R12 + R9
Mit R9 und R12 = 10k gibt das die 30k, so wie Richi das schon gefolgert hat.

Setzen wir aber Up = Uc+U, und Un = Uc-U (mit Uc=Gleichtaktaussteuerung, U=Gegentaktausteuerung/2), d.h. der allgemeine Fall symmetrischer Ansteuerung mit einer vorhandenen Gleichtaktaussteuerung, z.B. als Brumm :
Rp = R12 + R9
Rn = R8* (Uc-U) / [(Uc-U) - (Uc+U)*R12/(R12+R9)] =
= R8* (Uc-U) / [Uc - U - Uc*R12/(R12+R9) - U*R12/(R12+R9)] =
= R8* (Uc-U) / [Uc - Uc*R12/(R12+R9) - U - U*R12/(R12+R9)]
Rp = R8* (Uc-U) / [Uc*{1 - R12/(R12+R9)} - U*{1 + R12/(R12+R9)}]
Damit Rn nicht von Uc oder U abhängt, muss Uc proportional zu U sein (Faktor 0 incl.), nur dann läßt U sich ausklammern und kürzen. Anschliessend kann man Rn mit Rp gleichsetzen und so symmetrische Gleichtakt-Eingangswiderstände erzielen, aber nur für genau eine einzige festgelegte Proportionalitätskonstante von Uc zu U.

Ist Uc aber, wie im Normalfall, unabhängig von U, kann man nichts ausklammern und kürzen, somit haben wir einen eingangsspannungsabhängigen Eingangswiderstand Rn für Un, und damit ist keine stabile Gleichtaktunterdrückung an realen Quellen (mit Zn = Zp > 0) möglich, mangels perfekter Symmetrie schon im Prinzip.

Im Detail wird es noch schlimmer:
Um schon für DC die maximale CMRR haben, darf R11/R8 nicht genau gleich sein wie R12/R9. Das gilt nur für unendlich große Open-Loop-Verstärkung Aol des OpAmp, die in es in Echt nicht gibt. Nomalerweise macht man R12 geringfügig trimmbar, und gleicht damit den Einfluss endlicher Aol aus.
Diese CMRR gilt jedoch nur bis zum dominanten Pol des OpAmps, der bei üblichen Audio-OpAmps so in der Größenordnung von 100Hz liegt. Danach fällt Aol mit konstant 20dB/Dekade, im gutmütigsten Fall von OpAmpverhalten, im Schlechtfall ruckelt es im Verlauf von Aol (und dessen Phase) deutlich. Dieser Abfall von Aol mit der Frequenz muss extern kompensiert werden, will man die hohe CMRR für DC auch bei höheren Frequenzen haben. Natürlich muss der OpAmp genug Verstärkungsreserve bei hohen Frequenzen haben.

Aus dem gesagten wird glaube ich deutlich, warum ein einfacher Subtrahierer nie eine besonders hohe oder stabile CMRR in der Praxis haben wird. Puffer/Verstärker vor den Eingängen (so wie im typischen 3OpAmp-Instrumentenverstärker) bringen wenigstens gleiche, niedrige und vorhersehbare Quellimpedanzen. Da die Common-Mode-Verstärkung dabei immer Eins ist, werden aber die Detailprobleme des Subtrahierers dahingehend nicht besser (eher komplexer). Eine andere Lösung ist der von Richi angesprochene Invertierer vor einem Kanal eines Addierers. Die Schaltung hat stabile, gleichmachbare Eingangswiderstände (bei ungematchten Quellimpedanzen ist es aber wieder dahin mit der CMRR). Vor allem leidet sie nicht unter einer Verschlechterung der CMRR durch endliche und abfallende Aol des Addierers, denn die Gleichtakt-Elimination wird ja hier quasi vorher passiv gemacht.

Grüße, Klaus

Hallo Klaus,

abgeguggt hatte ich dazumal den Instr.OPV vom INA 163. Man beachte hierbei das Schaltbild auf Seite 8
INA 163

Nach kompletter Ausmessung der Einzel-R hat sich auch eine optimale CMMR eingestellt. Von der Sache her mag ich diese Schaltungsvariante, ist sie doch mit 2 5532 auch leicht zu routen.

Man kann nun vom einfachen Differenz OPV ausgehen oder auch den Instr. OPV aufbauen - im Einsatz, da beides verwendet, habe ich keine prägnanten Unterschiede festgestellt. Der Instr. OPV bringt aber einen entscheidenden Vorteil - man kommt an die einzelnen v Stufen heran, kann somit, wenn für den einen oder anderen vielleicht auch Mumpitz, diverse Dinge abgreifen oder beeinflußbar machen.
Als banalen Vergleich halte ich einen fertigen Darlington mit 2 T`s als Verbund parat, das dürfte es treffen.

Der Ansatz mit den beiden R`s vor dem Differenz OPV halte ich für gut. Bei exakten R`s dürfte sich auch keine Schieflage einstellen, obwohl möglicherweise auch damit etwas anzufangen wäre. Das Problem ist halt dort, rein für veränderliche v gesehen, daß immer beide R´s eine Änderung erfahren müssen.

Nur mal so am Rande:
Mehr als 70db CMMR hab ich weder bei einem normalem Differenz OPV als auch mit einem Instr.OPV messen können. Freilich, es waren immer 5532 im Einsatz, der INA 163 ist zwar da aber nie zum Einsatz gekommen. Davon abgesehen, 70db ist mehr als ausreichend, bezogen auf 0dbV hätten wir nur 310µV !! Signal
Rein rechnerisch, auch praktisch weil geprobt, schiebt sich eine max v von 13mV an die Last, wenn Ua der Lastsufe 42V beträgt. Das ist ein Wert, der eigentlich nichtmal vom Diff einer Endstufe erreicht wird, außer man klemmt einen OPV als "Pendler" in die GK ein. Und selbst dann ist es unter 40Hz schwer, eine punktgenaue Ausregelung zu erhalten.

Von daher ist es sicherlich egal, ob einfacher Differenz oder Instr. OPV. Immerhin wird der Einfache in allerlei Profistufen eingesetzt, obwohl der Instr. OPV nicht mehr Aufwand beträgt. Ein Messvorsatz ist etwas anderes, ohne Frage.

Nun gut, es soll so sein. Ergebnisse wie immer und praktisch dann später hier.

Hallo,

so will ich es
tun

R101, 102, 103, 104 sollen nun eine Dämpfung auf -16db bei 0dbu bringen. Wird symmetrisch mit +10db angefahren, dann kann mittels v "um" des Instr. OPV die Gesamt v abgesenkt werden, so das halt nach OPV 6 immer die 2V und Pfennige stehen. Sollte die Ua 5.3V~ max überstiegen, greift der Limiter.