Autor Thema: Funktionsbeschreibung.... aus dem alten Forum  (Gelesen 7160 mal)

Offline Knolle_P [Webmaster]

  • Administrator
  • Hero Member
  • *****
  • Beiträge: 964
    • Profil anzeigen
    • Knolles Elektronik Basteln Page
Funktionsbeschreibung.... aus dem alten Forum
« am: Juni 03, 2008, 03:13:52 Nachmittag »
Hier nochma ne genauere Funktionsbeschreibung aus dem alten Forum. Damit die nicht verloren geht. Vielen dank nochmals dafür an Theo

------------------------------------------------------------
Hallo, Roman!
Entschuldige bitte die erste patzige Antwort von mir.
Deine Frage lies irgendie vermuten, daß Du Schüler bist oder ein Möchtegernunternehmer, der die Schaltung mal so erklärt haben möchte, daß er sie noch etwas vereinfachen und dann bauen kann.
Ich hoffe, es ist noch nicht zu spät, wenn ich jetzt noch was dazu schreibe, also daß Du die Präsentation nicht schon am Montag morgen fertig haben mußt.
Hättest Du gleich erklärt, um welchen Verstärker es genau geht und daß das eine Schulprojekt ist, dann wäre auch meine erste Antwort bestimmt anders ausgefallen.
Reden wir mal über w w w.knollep.de/Hobbyelektronik/projekte/43/index.htm, genauer gesagt den Schaltplan w w w.knollep.de/Hobbyelektronik/projekte/43/sch.htm
Der Beschreibungstext ist für einen mittelmäßig erfahrenen Elektronikbastler bestimmt gut zu verstehen. Nun vermute ich ma, wenn Du schon das IC (Dreieck) nicht identifizieren kannst, daß die Beschreibung auf KnollePs Seite leider für Dich (und deine Klassenkameraden) viel zu kompliziert geschrieben ist :(
Ich werde dann und wann mal mit [WP] auf Wikipedia verweisen, das Entsprechende Stichwort suchst Du Dir dann bitte unter der deutschen Wikipedia raus.
Die Versorgung des Verstärkers erfolgt über die Anschlüsse X2-1 (Plus der Batterie oder Netzteil) und X2-2 (Minus der Batterie oder Netzteil). Der Widerstand R1 bildet mit den Kondensatoren C4 und C5 einen Tiefpaß, falls hochfrequente Störsignale über die Versorgunggspannung aus dem Netzteil oder der Batterie kommen solten. de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass#Tiefpass_1._Ordnung (Formeln egal, de.wikipedia.org/wiki/Bild:TP100Hz_doppel_log.png beachten, die Hochfrequenten Störsignale werden gedämpft).
Die so gefilterte Versorgunggspannung liegt also an R4, R2 und dem Operationsverstärker IC1 an. Später mehr zu diesen Bauteilen.
Das Mikrofon wird an X1-1 und X1-2 angeschlossen.
Du mußt verstehen, wie ein Kondensatormikrofon arbeitet. Diese Schaltung verwendet die "Niederfrequenzschaltung" des Mikrofons, de.wikipedia.org/wiki/Kondensatormikrofon#Niederfrequenz-Schaltung (nur das Kapitel 1. Prinzip und 1.1 NF-Schaltung sind wichtig.
Guck' Dir die 1. Formel zum Mikrofon auf Wikipedia an. Die Signalspannung ΔU; (sprich:"Delta U") ist proportional zur Vorspannung UV
Also brauchst Du eine Vorspannung, sonst gibt es keine Signalspannung vom Mikrofon.
Durch den Widerstand R4 können ein paar Mikroampere (Symbol µA) von der Versorgunggspannugn ins Mikrofon fließen. Das Mikrofon ist ein Kondensator, also "sammelt" sich der Strom der durch R4 kam im Kondensator des Mikrofons. Der sich "sammelnde" Strom stellt eine Spannung dar, das ist die Vorspannung des Mikrofons.
Füchse bemerken: Der Kondensator C1 ist ebenfalls "hinter" R4, wenn man von der Versorgungsspannung guckt. Wird er auch vom Strom durch R4 geladen ? Ja, aber dazu später.
Wenn Schall auf das Mikro trifft, dann entsteht am Pol X1-1 die Wechselspannung ΔU, die die elektrische Entsprechung des Schalls ist.
Diese Wechselspannung geht über den Kondensator C1 zum Verstärker.
Der Kondensator ist aber doch bereits von der Vorspannung geladen (siehe oben) ?
Ja, das ist richtig. Aber der Ladestrom hört auf, wenn der Kondensator voll ist.
Zur Ladung des Kondensators C1 tragen ebenfalls die beiden Widerstände R2 und R3 bei.
Sie bilden einen symmetrischen Spannungsteiler (de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler#Grundlagen , der Abschnitt "Grundlagen" reicht)
Rechne mal die Spannung U2 des Spannungsteilers aus, wenn du für R1 und R2 bei Wikipedia die Werte von R2 und R3 aus der Schaltung von KnolleP einsetzt. Für U1 bei Wikipedia nimmst du die Versorgunggspannung, z.B. 9 Volt.
Der Kondensator C1 wird also zwischen der Versorgungsspannung (9V) und der Spannung des Spannungsteilers (R2 und R3) aufgeladen. Die Spannungsdifferenz ist 9V - U2, dies ist die Spannung auf die der Kondensator C1 aufgeladen wird.
Danach ist er nur noch für den Wechselstrom durchlässig, der vom Mikrofon erzeugt wird.
An seinem (+) Anschluß (siehe KnollePs Schaltplan!) stellt sich eine Kombination der Wechselspannung vom Mikrofon und der Spannung des Spannungsteilers ein. Das ist aus einigen sehr speziellen Gründen wichtig, damit das IC1 richtig funktioniert. Wenn Du das genau wissen willst, mußt Du nochmal danach fragen, die Erklärung ist eine ganze Seite A4 lang.
IC1 ist ein Operationsverstärker. Die ganze Technik der Operationsverstärker ist leider nicht in 5 Minuten erklärt. In dieser Schaltung arbeitet der Operationsverstärker als Nichtinvertierender Verstärker. Du betrachtest IC1,R5,R6 und C2 alle zusammen einfach als Einheit "Nichtinvertierender Verstärker". Genau so, wie 2 Räder, 1 Rahmen, 1 Kette und zwei Pedale die Einheit "Fahrrad" bilden ;)
Dazu lies die Einleitung, über dem Inhaltsverzeichnis, von de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker und den ersten Abschnitt (bis hin zu "Impedanzwandler") von de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker#Nichtinvertierender_Verst.C3.A4rker_.28Elektrometerverst.C3.A4rker.29
Die für den Operationsverstärker IC1 wichtigen Bauteile sind schnell identifiziert, wenn man den Wikipedia-Schaltplan mit dem von KnolleP vergleicht.
KnolleP: w w w.knollep.de/Hobbyelektronik/projekte/43/sch.htm
Wikipedia: de.wikipedia.org/w/index.php?title=Bild:Noninverting_Amplifier.svg&filetimestamp=20070601123427
Vom Ausgang des Operationsverstärkers führt bei KnolleP der Widerstand R6 zurück zum Invertierenden Eingang (-). Bei Wikipedia ist das R2.
Der Widerstand R1 von Wikipedia ist bei KnolleP etwas komplizierter gebaut. Er setzt sich aus P1, R5 und C2 zusammen. Die Formel zum nichtinvertierenden Verstärker bei Wikipedia sagt Dir, daß R1 den Verstärkungsfaktor mitbestimmt. Knolles R1 setzt sich hauptsächlich aus der [WP]Serienschaltung (->Wikipedia!) von R5 und dem [WP]Potentiometer P1 zusammen. Damit kann man also die Größe des Widerstandes R1 und somit die Verstärkung des Operationsverstärkers regeln.
Die Verstärkung rechnest Du bitte selbst mit der Wikipedia-Formel für den Nichtinvertierenden Operationsverstärker aus. Die Werte für R2 sind 180k ≙ 180000 Ohm und für R1 180 Ohm bis 1180 Ohm. Am besten Rechnest du die Verstärkung mal für die beiden Grenzfälle aus.
Den Kondensator C2 darfst Du dabei ruhig vergessen, der Verstärker verstärkt insgesamt die Wechselspannung vom Mikrofon und für Wechselspannung sind Kondensatoren ja durchlässig.
Kondensator C2 dient grob gesagt der Frequenzkompensation des Operationsverstärkers. Hohe Frequenzen werden von Operationsverstärkern im Prinzip nicht so gut verstärkt wie niedrige Frequenzen. Schaltet man C2 jetzt als Hochpass gegen Masse, so wird ([WP]Blindwiderstand) der Widerstand von R1 bei höheren Frequenzen kleiner. Wird R1 kleiner, dann geht die Verstärkung v hoch (siehe Wikipedia-Folrmel zum nichtinvertierenden Verstärker). Bei zunehmend höheren Frequenzen "dreht" C2 somit die Verstärkerkung auf, während IC1 immer schlechter verstärkt. Im Endeffekt heben sich bei Nachlassen der Verstärkerleistung von IC1 und Erhöhung der Verstärkung durch C2 gegenseitig auf.

... ein Stückchen Profiwissen ...
Da der Verstärker mit nur einer Versorgunggspannung arbeitet, müßte der Verstärkungseinstellende Widerstand (P1+R5) gegen das sogenannte "Referenzpotential" gehen und nicht gegen die positive Versorgungsspannung. Referenzpotential ist in diesem Falle 4,5V. Diese 4,5V kann man sich mit einem Spannungsregler, einem Spannungsteiler oder in deisem Fall per Trickschaltung mit C2 erzeugen. das ist der eigentliche Trick, aber vermutlich in 5 Minuten etwas schwer vermittelbar. Das dahinterstehende Problem ist der Unterschied "einfache Versorgunggspannung" ggü. "duale Versorgunggsppannung" bei einem Operationsverstärker. Hier im Forum läuft gerade ein Thread "Tiefpassfilter" wo genau das auch schon das erste große Problem war.
..................................

Offline Knolle_P [Webmaster]

  • Administrator
  • Hero Member
  • *****
  • Beiträge: 964
    • Profil anzeigen
    • Knolles Elektronik Basteln Page
Funktionsbeschreibung.... aus dem alten Forum
« Antwort #1 am: Juni 03, 2008, 03:14:22 Nachmittag »
Fortsetzung......

....... Profiwissen 2 ...........
In der Schaltung sind letztendlich 4 Hochpässe:
1. Mikrofon mit R4
2. C1 mit (R2||R3) ... "||" bedeutet "Parallelschaltung"
3. C2 mit R6
4. C3 mit P2
Die zusammen schneiden die untere Betriebsfrequenz bei ca. 50Hz (-3dB Punkt) ab.
Das mindert das ubiquitäre[WP] Netzbrummen[WP] das jede einfache Schaltung wie z.B. diese kleine immer etwas stören wird ;) Die Frequenzkompensation des IC1 ist eigentlich garnicht so wichtig, die Schaltung arbeitet mit den angegeben Werten von 50Hz bis ca. 400 kHz, ohne C3 würde sie immerhin noch bis 100kHz arbeiten, also immernoch eienn weit größeren Bereich verstärken als eigentlich nötig.
.................................

Der Kondensator C3 "filtert Gleichspannung" wie es im Elektronikfachchinesisch heißt.
Der Nichtinvertierende Eingang (+) vom IC1 lag -wie oben ausgerechnet- bei 4,5 VoltUuuups, da habe ich was verraten ;). Diese 4,5V werden vom Verstärker an den Ausgang übernommen. Das Ausgangssignal soll aber keine Gleichspannung haben, da angeschlossene Geräte (Mischpult, Verstärker, ... ) reine Wechselspannung erwarten. Also müssen die 4,5V weg.
Im Betrieb lädt sich der Kondensator -genau wie es C1 am Eingang tat- auf 4,5 V aufläßt nurnoch die Wechselspannung durch.
Das Potentiometer P2 arbeitet als einstellbarer Spannungsteiler, der eine Widerstand vom Schleifkontakt (den Pin mit dem Pfeil dran) zum C2, der andere Widerstand ist der vom Schleifkontakt zur Masse. So kann man das Signal nochmal abschwächen, wenn es trotz minimaler Verstärkungseinstellung an P1 immernoch zu laut sein sollte.
Tja, das wär's so in etwa. Aber alleine das Vorlesen von diesem Text dauert wohl länger als 5 Minuten. Immerhin hoffe ich, daß es Deinem eigenen Verständnis dient.
Operationsverstärkerschaltungen könenn ungeheuer viel. Wenn Du also sowieso schon mit Elektronik bastelst, dann werden die nochmal wichtig. Außerdem sind sie zu hunderten in jedem Mischpult und jedem Verstärker verbaut. Wenn man die Schaltungen erst einmal verstanden hat, dann kann man solche Geräte meist ohne große Probleme selbst reparieren. Muß man zwar viel üben, aber macht a) Spaß und ist b) sehr lehrreich und c) später manchmal im Beruf nützlich.
Ach: Und Copyright nicht vergessen. Also schön brav angeben, wenn Du z.B. den Schaltplan von KnolleP in deinem Vortrag zeigst. Von anderen Leuten abkupfern ist nicht schlimm, solange man genau sagt was und wieviel man kopiert hat. Sieht natürlich doof aus, wenn man sagan müßte "Mein Vortrag ist ein Zitat von KnolleP und Theo" ... das würde dann ja bedeuten, daß Du selber garnix mehr gemacht hättest. Aber das tust Du bestimmt nicht und ein bischen abkupfern, einige Spezielle Forumlierungen übernehem und das eine oder ander Bild ist ok. Ach, und ganz nett ist natürlich wenn Du am Ende sagen kannst "Danke an KnolleP für den Schaltplan und die Leute im Forum für einige Erklärungen" oder so. Das ist die Übliche form wie man bei Vorträgen sein Quellen angibt.
Daß Du Dir die Funktion von so einer Schaltung nicht selbst überlegst ist sowieso klar. Dafür bräuchtest Du mindestens 5 Jahre Erfahrung mit Elektronikbasteln oder ein bis zwei Jahre Ausbildung zum Elektroniker um die Schaltung "mal so eben" zu verstehen.
-Theo

------------------------------------------------------------

Offline anatolious

  • Newbie
  • *
  • Beiträge: 2
    • Profil anzeigen
Re: Funktionsbeschreibung.... aus dem alten Forum
« Antwort #2 am: April 10, 2017, 02:47:45 Nachmittag »
Hallo, ich weiß nicht, ob hier jemand noch lebt, aber ich versuche mein Glück! :-)
Ich würde gerne über den C2 diskutieren - ich verstehe nicht, warum es ein Elko sein soll? Wir können doch einfach einen Keramik Kondensator parallel schalten, oder? Weil so kenne ich die Frequenzkompensation.  :confused: