Hallo Leute, == Ziel: Was soll es werden? Voraussetzungen? == Ich möchte mir eine Art "Soundkarte" für mein Arduino-Board basteln. Einen DAC (R2/R-Netzwerk + Puffer) hätte ich von der Theorie her fertig. Allerdings hängt das ganze an TTL-Ausgängen, die von der Stromstärke her nicht überlastet werden dürfen (glaub 40-50 mA). Nun möchte ich das Ausgangssignal (+/- 1V Wechselspannung) möglichst Bauteilsparsam verstärken. D.h. möglichst keinen teuren OpAMP verbraten, von denen ich nicht so viele habe, sondern 1-2 NPN Transistoren (BC337-25) und paar Widerstände (davon hab ich genug). Ich möchte das Ganze danach auch als Signalgenerator (Sinus-Signal mit einstellbarer Frequenz) nutzen können, um dann ein paar Versuche damit durchzuführen (z.B. Schwingkreis "ausmessen"). Deswegen sollte der Frequenzbereich bis mindestens 100kHz gehen. Wenn mir später einer der NPN-Transistoren abraucht, wäre das nicht so schlimm... nur um das Arduino-Board wärs mir schade. Wenn euch da also Gefahrenstellen auffallen: bitte vorher nen Tipp geben ;-) Es geht mir vor allem um das daraus "Lernen". Also ich möchte nicht einfach die Lösung "gemacht bekommen", sondern eher Hilfe, Erklärungen und Hinweise wo Fehler oder Fallstricke sind. Ich möchte keine besonders hübsche oder professionelle Lösung, sondern es erst einmal etwas das "funktional" ist und für den Anfänger lehrreich/verständlich bleibt... Danke! == Was ich mir soweit überlegt habe & Fragen == Ich hab mich da mal bei http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204133.htm (Transistorschaltungen) rein gelesen. 1. Frage: Welche Transistorschaltung ist die Richtige? (Kollektorschaltung?) Da ich die Spannung nicht verstärken möchte, wohl aber den Strom, sieht es für mich so aus, als ob ich die Kollektorschaltung verwenden sollte. Emitter- und Basisschaltung haben laut Tabellenübersicht beide eine Spannungsverstärkung ab >= 20. Ist das so richtig? Oder habe ich die Tabelleninhalte falsch interpretiert? Ist vielleicht eine ganz andere Transistorschaltung für meine Zwecke besser? Ich weiß dass die Emitterschaltung invertiert, aber das lässt sich per Software korrigieren. 2. Frage: Details & Berechnungen... Soweit ich gelesen habe, muss ich am Eingang erst einmal einen Koppelkondensator dazwischen schalten, um die Signalquelle nicht zu belasten bzw. beeinflussen. Über die Dimensionierung steht da nichts. Ich denke mal (in gewissen Grenzen): je weniger Kapazität desto besser, da weniger Probleme mit höheren Frequenzen und auf jeden Fall ein Keramik oder Folienkondensator (d.h. kein Elko, weil Wechselspannung). Spontan würde ich einen 100pF Kerko nehmen. Passt das? Dann muss wohl (eben weil wir damit ja auch den DC-Anteil heraus filtern?), über einen Spannungsteiler der Arbeitspunkt eingestellt werden. Und danach kommt nochmal ein Koppelkondensator, der den neu entstandenen DC-Anteil entfernt. Formeln zum errechnen der Widerstände finde ich da leider keine hilfreichen.. Ne brauchbare Quelle als "Nachschlagewerk" wäre hilfreich... falls da jemand was parrat hat. Gehen wir mal logisch ran: Wir haben einen BC337/16 (Hersteller: Motorola). Im Datenblatt steht als Basis-Emmitter-Sättigungsspannung: 0.7 Volt. Versorgungsspannung Ub = 5V. D.h. unser Ausgangssignal wird höchstens zwischen 0V und 4.3V liegen, was wir aber besser nicht ausreizen sollten, weil dann nicht-lineare Verzerrungen entstehen würden. Bei 0V Eingangsspannung sollte am Ausgang eine Spannung von etwa 4.3V / 2 = 2.15V anliegen. Da ich nur +/-1V Amplitude am Ausgang brauche, reicht das wohl auch ungefähr. Als Spannungsteiler ein 33kOhm (5V zu Basis) und ein 47kOhm-Widerstand (Basis zu Masse) sollte also gehen, richtig? Es scheint, dass man den Emitterwiderstand nicht zu klein wählen darf (dann zeigt mir zumindest die Simulation mit LTSpice komische Effekte)... ich habe mal 1kOhm eingesetzt. Dann liegt die Mittelspannung an der Basis relativ genau bei 2.15V... Die Frage ist jetzt: Ist das so richtig? Ich hab ja mehr geraten und ausprobiert als gewusst und "gerechnet"... Grüße Stefan
Verzerrung schrieb: > billiger OPAMP -> LM386 > Schaltungen -> Class A -> Class AB Hm... Moment... der LM324 (von dem ich hier auch 2 hab) kostet im Einzelstückpreis 0,16 EUR. Dachte echt, die wären über nen Euro teuer gewesen. Aber der LM324 hatte da sowieso bissl Probleme bei höheren Frequenzen... da komm ich nicht bis 100 kHz. Für den vorgeschlagenen LM386 will Conrad 0,96 EUR haben... da wär die obige Lösung (deren Bauteile ich auch da habe) widerum billiger und ich hätt noch was gelernt ;-) Also ich nehm's auf jeden Fall mal als Kritik auf, dass das "Preisargument" nicht so ganz stimmt. Aber es wär in jedem Fall gut zu wissen, ob meine obigen Vorstellungen zu Transistorschaltungen soweit stimmen... Meinen andere OpAMP (TL084) wöllte ich grad ungern "opfern", weil ich den noch für was anderes brauche... wär der einzige der entsprechende Slewrate und Unity Gain Bandwidth hätte. Auch das wäre noch eine gute Frage: Kommt der BC337/16 überhaupt mit 100 kHz (bei +/-1Volt) klar? Auf welchen Wert muss man da bei Transistoren im Datenblatt achten? Vielleicht Current-Gain-Bandwidth-Product???
1. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0203111.htm 2. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0303311.htm 3. http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0205141.htm über die 100kHz lachte der BC. jetzt aber los!
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5-bit-DAC.jpg
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Verzerrung schrieb: > über die 100kHz lachte der BC. > jetzt aber los! Alles klar! Ich hab währenddessen schon gebastelt und einen 5-bit-R2/R-DAC und dahinter ein 150pF Kondensator mit vorgeschaltetem Transistor als "Schalter" auf dem Steckbrett gebastelt. Mit dem Schalt-Transistor soll dann der DAC während des "Umschaltvorgang" kurz vom Rest abgeklemmt werden. Der Kondensator puffert währenddessen die Spannung (für weniger als 0,2 µs). Das soll merkwürdige Effekte verhindern, wenn z.B. von 10000 auf 01111 umgeschalten wird. Dahinter ist dann ein Potentiometer, um die Spannung auf +/- 1V runter zu regulieren und danach folgt die von mir oben beschriebene Schaltung. Das ganze sieht irgendwie witzig aus... wie wenn nen Kind angefangen hätte mit Widerständen das Steckbrett systematisch zu befüllen und als die alle waren, wurden dann die anderen Bauteile dazu gesteckt ;-) Das war mir dann ein (wenn auch qualitativ schlechtes) Foto wert, um euch daran teilhaben zu lassen. Es fehlen noch 5 Widerständen, die ich gleich als Verbindungsstück zum Arduino nehmen werde... und für 8bit wären es nochmal 9 Stück mehr. Meine Freundin meinte gestern die würden wie ausgerupfte Spinnenbeinchen aussehen... nun kann ich ihr zeigen, was man dann aus den Spinnenbeinchen basteln kann ;-) Jetzt fehlen noch die Drahtbrücken zum Arduino-Board und ein paar Zeilen Software... Bin doch mal gespannt, ob das so funktioniert. Hab trotzdem mal Opamps mit auf meine "Einkaufsliste" gesetzt... muss mir nur mal paar vernünftige raus suchen. Hab diese Woche erst gelernt, worauf man (außer auf den Preis) so achten muss... Stefan
So, also ich hab's gestern noch ausgetestet. Hat leider so noch nicht funktioniert. Der Fehler ist aber noch irgendwo vor der Strom-Verstärker-Schaltung. Also entweder der DAC oder diese "Kondensator-Puffer"-Schaltung. Jedenfalls kommen nur ca. 0.1 V hinten raus (mein Multimeter schwankt zwischen 0 und 0.1V ... genauer gehts bei Wechselspannung leider nicht). Das kann so jedenfalls nicht stimmen... Ich hab R = 10k und 2R = 2x10k genommen. An jedem Eingang (bzw. Ausgangs-IO-Pin) sollten 0V oder 5V anliegen. Ich habe in der Software mal alle auf fest 5V gestellt. Der Output für den Kondensator-Puffer-Schalter ist auch sauber auf 5V... Naja, das schaue ich mir dann heute abend mal genauer an. Stefan PS: Nächstes mal kauf ich lieber nen DAC als IC ;-) Das sind echt viel mehr Bauteile als ich mir gedacht hab...
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