Hallo ich habe eine Frage zum nachstehenden Schaltplan. Die Spannungsquelle soll ein simuliertes Mikrofon darstellen mit einem Pegel von 12mV. Danach soll es erst ein Mal um den Faktor 100 verstärkt werden und im Anschluss um den Faktor 4. Schließlich sollte das Signal am Ende des Schalplans beim Ausgang eine Stärke von 0.012V*100*4, sprich 4.8 Volt aufweisen. Das ist leider nicht der Fall. Stattdessen hat es ein Spannung von 19.9927V. Warum ist das so? Füre eine verständliche Erklärung wäre ich sehr dankbat.
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Die Schaltung ist falsch, soweit die einfachste Erklärung. Dein Problem sind die falschen Arbeitspunkte an U1 und U2. Entweder versorgst du U1,U2 aus einer symmetrischen Spannungsversorgung, dh. U1/U2 müssen aus +25 und -25 Volt versorgt werden. Dann noch R4,R5 raus. Dann würden R1 und R2 mit ihrem Bezugspotential nach GND auch korrekt sein. Oder du möchtest mit einer Spannungsversorgung auskommen. Dann müssen aber R1 und R2 von GND an V+/2 = 12.5V angeschlossen werden. Denn am Eingang von U1 erzeugst du mit R4/R5 ein virtuelles GND. Gruß hagen
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Hallo danke. Den ersten Lösungsvorschlag kann ich nachvolziehen, wenn du R6 mit R4 verwechselst. Diese Variante habe ich als png. angehängt. Allerdings funktioniert das nicht. > Oder du möchtest mit einer Spannungsversorgung auskommen. Dann müssen > aber R1 und R2 von GND an V+/2 = 12.5V angeschlossen werden. Da ich nicht wusste, wie ich hierfür die el. Leitung legen sollte, habe ich die verrücktesten Varianten ausprobiert. Allerdings vergebens. Die will ich nicht alle posten, denn das könnte für mich peinlich werden :-) Könntest du mir das noch mal idiotensicher beschreiben? Freundliche Grüße
Hagen Re schrieb: > U1/U2 müssen aus +25 und -25 Volt versorgt werden. Auch das ist falsch - der OPA ist dann tot. Im Datenblatt werden +/-15V für die spezifizierten Daten verwendet. Und natürlich ist Single-Supply mit 25V auch möglich. Siehe unten. Claude Juncker schrieb: > Stattdessen hat es ein Spannung von 19.9927V. Warum ist das so? Es fehlen nur ein paar Kondensatoren. Deutlich wird es am Eingang: du wolltest am +E von U1 eigentlich UB/2 haben, hast aber 0V. Das liegt an der Wechselspannungsquelle. Die hat nun mal keinen Gleichanteil. Also: in Serie zur Quelle einen Kondensator legen. Ebenso müssen zu den Widerständen R1 und R2 Kondensatoren in Reihe gelegt werden, damit die DC-Verstärkung zu 0 dB wird. Sonst gehen die OPAs wegen der Offsetströme und -spannungen sofort an den Anschlag - was bei dir auch passiert ist. Die Größe der Kondensatoren hängt von deinen gewünschten Bandgrenzen ab. Claude Juncker schrieb: > Den ersten Lösungsvorschlag kann ich nachvolziehen, wenn du R6 mit R4 > verwechselst. Diese Variante habe ich als png. angehängt. Allerdings > funktioniert das nicht. Nachdem was du zeigst, funktioniert es doch! Man sieht im Schaltbild nur die DC-Arbeitspunkte und bei 0V DC-Eingang und ca. 6mV DC-Ausgang ist doch alles im grünen Bereich. In der Transientanalyse macht es wenig Sinn, einen Sinus mit 0V Amplitude anzugeben. Willst du eine AC-Analyse machen (Frequenzgang) dann reicht es vollkommen, AC 1 zu spezifizieren. Hänge doch einfach mal deinen *.asc-File mit an.
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Hallo danke für deine umfangreiche Erläuterung hinsichtlich des Schaltplans. Ich habe ein ganz neuen Schaltplan als .asc file hoch geladen. Ich habe am Anfang des Threads nur mit einem einfachen Verstärker mit zwei Stufen (siehe oben) gearbeitet, weil ich den komplexen Schaltplan (neuer) nicht nachvollziehen konnte. Ich dachte mir, dass ich zu erst den einfachen Verstärker mit zwei Stufen verstehen muss bevor ich einen komplexeren Verstärker mit zwei Stufen verstehen kann. Deshalb habe ich den komplexen vereinfacht und dazu hier im Thread Fragen gestellt. Diese Fragen hast du mir weitgehend beantwortet. Die Arbeitspunkte der Verstärker U1 und U2 haben mich irritiert. Ich wollte an den Stellen der Arbeitspunkte den verstärkten Eingangspegel sehen. Das heißt vor dem Verstärker U1 12mV und dahinter 1200mV. Beim zweiten Verstärker U2 wollte ich 1200mV davor und 4800mV dahinter sehen. Da das aber nicht gegeben war, dachte ich, dass da etwas falsch sein müsse. Finde ich bei LT Spice irgendwo eine Funktion, die mir genau das anzeigt? > Das liegt an > der Wechselspannungsquelle. Die hat nun mal keinen Gleichanteil. > Also: in Serie zur Quelle einen Kondensator legen. Dass dort ein Kondensator hingehört, wusste ich zwar, aber nicht mit Sicherheit den Grund dafür. Danke! > Ebenso müssen zu den Widerständen R1 und R2 Kondensatoren in Reihe > gelegt werden, damit die DC-Verstärkung zu 0 dB wird. Sonst gehen die > OPAs wegen der Offsetströme und -spannungen sofort an den Anschlag - was > bei dir auch passiert ist Dass dort Kondensatoren hin sollten wusste ich zwar, aber nicht mit Sicherheit den Grund dafür. Danke! > Die Größe der Kondensatoren hängt von deinen gewünschten Bandgrenzen ab. Rechne ich hier mit C=1/(2*3.14*fg*R), wobei fg die untere Grenzfrequenz für den Frequenzbereich der Verstärker U1 und U2 ist? Soll ich die Kondensatoren C6 und C8 wie Hochpässe betrachten? Welche Formel sollte ich sonst zum Berechnen der Kondensatoren heranziehen? >Willst du eine AC-Analyse machen (Frequenzgang) > dann reicht es vollkommen, AC 1 zu spezifizieren. Stelle ich AC=1 ein, dann simuliert LT Spice den Frequenzganz so wie ich es mir vorstelle. (Verstärkung bis zu 48dB (400fach), siehe Anhang Bild "Frequenzgang SP AC=1) Wenn ich hingegen AC=0.012 einstelle, dann simuliert LT Spice den Frequenzgang so wie ich es mir nicht wünsche. (Verstärkung bis zu rund 14 dB (5 fach), siehe Anhang Bild "Frequenzgang SP AC=0.012) Ich hätte es gerne, wenn auch ein Spannungssignal von 12mV um 48 dB verstärkt werden würde) Wieso wird nur das starke aber nicht das schwache Spannungssignal um 48 dB verstärkt? Freundliche Grüße Berus
Claude Juncker schrieb: > Dass dort ein Kondensator hingehört, wusste ich zwar, aber nicht mit > Sicherheit den Grund dafür. Danke! Bitte! Man kann sie weglassen, wenn man mit symmetrischer Versorgung arbeitet. Damit geht die untere Grenzfrequenz auf Null. Den am Eingang würde ich aber trotzdem einbauen, denn man weiß ja nie, ob die angeschlossene Quelle wirklich gleichstromfrei ist. Jeder kleine DC-Offset am Eingang wird ja auch 400fach verstärkt: bei nur 100mV Offset sind dann die OPAs längst im Anschlag! Du solltest jedoch die Sinusamplitude von V1 (SINE(0 12m 1000)) auf die 12mV einstellen. Das ist aber nur für die Transientanalyse relevant. Um den Frequenzgang zu berechnen, benötigt Spice die AC-Angabe und um das Zeitsignal zu sehen, muss man Eingangsamplitude, Signalform und Frequenz angeben. Das sind zwei unabhängige Angaben für die unterschiedliche Simulationsart. Claude Juncker schrieb: > Die Arbeitspunkte der Verstärker U1 und U2 haben mich irritiert. Ich > wollte an den Stellen der Arbeitspunkte den verstärkten Eingangspegel > sehen. Das heißt vor dem Verstärker U1 12mV und dahinter 1200mV. Beim > zweiten Verstärker U2 wollte ich 1200mV davor und 4800mV dahinter sehen. > Da das aber nicht gegeben war, dachte ich, dass da etwas falsch sein > müsse. > Finde ich bei LT Spice irgendwo eine Funktion, die mir genau das > anzeigt? Pegel der Signalspannung werden nicht direkt angezeigt. Man macht dann eben eine Transientenanalyse mit z.B. einem Sinuseingangssignal schaut sich an jedem Knoten den Signalverlauf an. Wie mit einem Oszilloskop. Claude Juncker schrieb: > Rechne ich hier mit C=1/(2*3.14*fg*R), wobei fg die untere Grenzfrequenz > für den Frequenzbereich der Verstärker U1 und U2 ist? Soll ich die > Kondensatoren C6 und C8 wie Hochpässe betrachten? Welche Formel sollte > ich sonst zum Berechnen der Kondensatoren heranziehen? Alles richtig gemacht! Claude Juncker schrieb: > Stelle ich AC=1 ein, dann simuliert LT Spice den Frequenzganz so wie ich > es mir vorstelle. (Verstärkung bis zu 48dB (400fach), siehe Anhang Bild > "Frequenzgang SP AC=1) > Wenn ich hingegen AC=0.012 einstelle, dann simuliert LT Spice den > Frequenzgang so wie ich es mir nicht wünsche. (Verstärkung bis zu rund > 14 dB (5 fach), siehe Anhang Bild "Frequenzgang SP AC=0.012) > Ich hätte es gerne, wenn auch ein Spannungssignal von 12mV um 48 dB > verstärkt werden würde) Spice rechnet nur. AC=1 ist der Bezugspunkt und liefert 0dB: mess mal den 'Frequenzgang' der Quelle! Wenn du AC=0.012 angibst, dann ist das Eingangssignal eben -38dB (20*log 0.012), deine Verstärkung noch immer 52dB (20*log400) und am Ausgang hast du 52dB-38dB=14dB. Alles richtig! Auch dein kleines Signal wird um Faktor 400 verstärkt. Ansonsten sieht dein Schaltplan ganz gut aus, wenn man davon absieht, dass man 80nF, 760nF, 8µF, 70nF, 1.2µF nicht kaufen kann. Bei den Koppelkondensatoren nimmt man den nächst größeren erhältlichen Wert: 100n, 1µ, 10µ, 4.7µ. Besser noch: den übernächsten, weil jeder Koppel-C ja für Hochpassverhalten sorgt und wenn du bei jeder Stufe (C2, C6, C8) jeweils z.B für 50Hz den C wählst, dann sind das bei drei Stufen hintereinander schon 9dB Dämpfung an der gewünschten Grenzfrequenz bzw. deine Grenzfrequenz geht entsprechend nach oben. Für die Filterkondensatoren wird es schwieriger, aber auch würde ich z.B. 82nF nehmen und die Widerstände neu berechnen. Die gibt es auch in der E96-Reihe und das sollte hier allemal ausreichen. U3 und U4 bilden ja einen Tiefpass bei 10kHz - war das wirklich Absicht? Audio dimensioniert man normalerweise eher mit einer Frequenzgrenze von 20kHz.
Hallo HildeK, gestern Abend habe ich deinen Beitrag gelesen. Ich danke dir vielmals für den aufschlussreichen und hilfreichen Beitrag. Leider bin ich heute nicht dazu gekommen, mich mit dem von dir angsprochenen und für mich neuen Sachverhalten eingehend auseinanderzusetzten. Das nehme ich mir genauso wie eine Antwort auf deinen Beitrag für morgen vor. Danke und bis dann Berus
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Hallo Hilde, > Man kann sie weglassen, wenn man mit symmetrischer Versorgung arbeitet. > Damit geht die untere Grenzfrequenz auf Null. Ich werde wohl die asymmetrische Versorgungsspannung für den Betrieb des Mikrofons auswählen. Das scheint mir die einfache Variante zu sein. > Den am Eingang würde ich aber trotzdem einbauen, denn man weiß ja nie, > ob die angeschlossene Quelle wirklich gleichstromfrei ist. Jeder kleine > DC-Offset am Eingang wird ja auch 400fach verstärkt: bei nur 100mV > Offset sind dann die OPAs längst im Anschlag! Die Bedeutung der Kondensatoren habe ich jetzt auch verstanden. Danke! > Pegel der Signalspannung werden nicht direkt angezeigt. Man macht dann > eben eine Transientenanalyse mit z.B. einem Sinuseingangssignal schaut > sich an jedem Knoten den Signalverlauf an. Wie mit einem Oszilloskop. Das habe ich gesucht und auch gemacht. > Du solltest jedoch die Sinusamplitude von V1 (SINE(0 12m 1000)) auf die > 12mV einstellen. Das ist aber nur für die Transientanalyse relevant. > Um den Frequenzgang zu berechnen, benötigt Spice die AC-Angabe und um > das Zeitsignal zu sehen, muss man Eingangsamplitude, Signalform und > Frequenz angeben. Das sind zwei unabhängige Angaben für die > unterschiedliche Simulationsart. welche Einstellungen ich jeweils für die Transientanalyse und die Analyse des Frequenzgang vornehmen muss, weiß ich jetzt dank dir. Das war mir nicht ganz klar. > Spice rechnet nur. AC=1 ist der Bezugspunkt und liefert 0dB: mess mal > den 'Frequenzgang' der Quelle! > Wenn du AC=0.012 angibst, dann ist das Eingangssignal eben -38dB (20*log > 0.012), deine Verstärkung noch immer 52dB (20*log400) und am Ausgang > hast du 52dB-38dB=14dB. Alles richtig! Auch dein kleines Signal wird um > Faktor 400 verstärkt. Auch diese Aussage war sehr einleuchtend. > Koppelkondensatoren nimmt man den nächst größeren erhältlichen Wert: > 100n, 1µ, 10µ, 4.7µ. Besser noch: den übernächsten, weil jeder Koppel-C > ja für Hochpassverhalten sorgt und wenn du bei jeder Stufe (C2, C6, C8) > jeweils z.B für 50Hz den C wählst, dann sind das bei drei Stufen > hintereinander schon 9dB Dämpfung an der gewünschten Grenzfrequenz bzw. > deine Grenzfrequenz geht entsprechend nach oben. Das werde ich auch auf jeden Fall in meinem Nachbau des Schalplans berücksichtigen. > Für die Filterkondensatoren wird es schwieriger, aber auch würde ich > z.B. 82nF nehmen und die Widerstände neu berechnen. Die gibt es auch in > der E96-Reihe und das sollte hier allemal ausreichen. Auch diese Idee werde ich wohl übernehmen. > U3 und U4 bilden > ja einen Tiefpass bei 10kHz - war das wirklich Absicht? Audio > dimensioniert man normalerweise eher mit einer Frequenzgrenze von 20kHz. Ja, es war mit Absicht. Ich möchte dieses Mikro nicht für Sprachaufnahmen verwenden, sondern zum Messen des Schalldrucks, der von einem Lichtbogen eines Schweißprozesses ausgeht. Wenn man sich die Geräusche eines Lichtbogens anhört, dann klingen die alle sehr tief. Deshalb die 10kHZ als obere fg. Ich weiß noch nicht, ob ich die obere Grenzfrequenz auf 20kHz nach oben korrigieren werde. Das könnte zu Problemen mit dem Verstärker führen. Der LT1125 weißt eine Transitfrequenz von 12.5 MHz auf. Man hat mir deshalb empfohlen die Verstärkung von 100 nicht zu überschreiten (Hier ein Gruß an ArnoR und Helmut S.). Wenn ich also eine höhere obere fg auswählen würde, dann müsste ich die max. Verstärkung auf 50 halbieren. Diese Einbuße auf Seiten der Verstärkung möchte ich nicht in Kauf nehmen. Also vielen Dank für deine Hilfe. Das war sehr freundlich von dir. Ich habe jetzt nur noch eine Frage, die sich mir stellt. Ich plane das Anschließen dieses Mikrofons an ein Miniboard mit einem Atmega8 und einem USB-Port. Der USB Stecker kann also das Miniboard mit einem PC verbinden und somit die Übertragung der digitalisierten Schalldruckpegel an den PC ermöglichen. Ja genau - der Atmega8 soll als ADC hinhalten. Mir ist klar, dass durch den Atmega8 mit seinen 10 bzw. 8 Bit keine genaue Digitalisierung möglich ist. Der Atmega8 kann bekanntlich eine Eingangspannung von ungefähr 5V max. ertragen. Da ich den Pegel der Signalspannung bei einer Betriebsspannung von 15V(Ub) durch den Spannungsteiler auf ca. 0.5*Ub anhebe, scheint das Spannungssignal zu groß für den Atmega8. Deshalb habe ich den Spannungsteiler auf 100k zu 20k eingestellt. Dadurch ergibt sich bei der Transientanalyse eine Abbildung wie in angehängter SP Transientana bei ST 100k zu 20k.png. Das entsprechende Schaltbild schicke ich dir auch noch zu (SP ST 100k zu 20k). Das ist bis auf die Kondensatoren und dem geänderten R1=20k im Vergleich zu den Screenshots von vor ein Paar Tagen gleich geblieben. Übrigens noch ein Dank für die .asc von dir. Wie gesagt, den TP 4.Ordnung und die Kondensatorwerte ändere ich noch. Würde der Spannungsteiler mit dem Atmega8 hinsichtlich dem verstärkten Spannungssignal so gehen. Ich weiß nicht warum, aber ich nehme an, dass du dich auch mit uC auskennst.
Claude Juncker schrieb: > Hallo Hilde, Falsch! Ich bin HildeK und männlich! > Man hat mir > deshalb empfohlen die Verstärkung von 100 nicht zu überschreiten (Hier > ein Gruß an ArnoR und Helmut S.). Wenn ich also eine höhere obere fg > auswählen würde, dann müsste ich die max. Verstärkung auf 50 halbieren. > Diese Einbuße auf Seiten der Verstärkung möchte ich nicht in Kauf > nehmen. Die Empfehlung ist natürlich richtig, aber selbst wenn du den ersten Verstärker auf 50 setzt, dann nimm den zweiten auf 8 und du hast wieder die 400 als Gesamtverstärkung. In deinem neuen Bild hast du die Verstärkung von U2 ja noch weiter reduziert. Wenn du schon weniger Verstärkung benötigst, dann hätte ich das am ersten Verstärker gemacht. R1 zu reduzieren ist keine so gute Idee, weil die OPAs meist nicht bis Null aussteuern können, sondern oft mehr als 2V Abstand von GND oder VCC haben müssen. Außer man nimmt spezielle Rail-to-Rail-OPAs. Die erreichen die Versorgungsgrenzen bis auf wenige zig mV. An deinem zweiten Bild kann man ja schon die Verzerrung der unteren Halbwelle erkennen. In dem Fall, dass du das Signal innerhalb der 5V-Grenze halten willst, solltest du dir einen OPA suchen, der mit 5V arbeiten kann und als Rail-to-Rail ausgeführt ist. Oder: du lässt die Offsetspannung etwa in der Mitte und teilst das Signal am Ausgang von 15V auf rund 5V herunter. Einfacher Spannungsteiler 2R:1R, dann bewegt sich dein Ausgangssignal nur zwischen 0 und 5V. In dem Zusammenhang würde ich sogar vorschlagen, R13 auf 1k zu reduzieren und dafür C9 auf 10µ zu erhöhen. Claude Juncker schrieb: > Ich weiß nicht warum, aber ich nehme an, dass > du dich auch mit uC auskennst. Bis zum Eingangspin des µC schon, ob die Digitalisierung aber so ohne Weiteres mit einem ATMega8 machbar ist, kann ich nicht sagen. Du müsstest den ADC mit mindestens 20kHz laufen lassen (eher bei 40kHz) und erhältst dann Daten mit mindestens 160 ... 200kBit/s (eher das doppelte). Die musst du ja auch weiterverarbeiten. Und ich meine, für USB-Anschluss gibt es andere Typen, die dafür schon vorbereitet sind. Hier gibt es aber eine Menge Leute im Forum, die dir da helfen könnten. Claude Juncker schrieb: > Also vielen Dank für deine Hilfe. Das war sehr freundlich von dir. Bitte, gerne! Aber, du gehst mit gutem Beispiel voran: - Du hast etwas erarbeitet, hast ein Problem und einige Fragen und die stellst die hier: gut! Das ist der Sinn dieses Forums. - Die Antworten, die kommen, werden offenbar aufmerksam gelesen, durchgedacht und umgesetzt. Es tauchen neue Fragen auf und das Spiel geht ggf. von vorne los. So, wie man es sich wünscht. Nicht, wie man es häufig auch hier liest: "ich hab da eine tolle Idee - kann mir mal jemand einen Schaltplan liefern?" Mancher Thread hier könnte sich ein Beispiel nehmen.
Claude Juncker schrieb: > Wenn man sich die > Geräusche eines Lichtbogens anhört, dann klingen die alle sehr tief. > Deshalb die 10kHZ als obere fg. Ich würde die hohen Frequenzanteile im BRIZZEL nicht unterschätzen! Vor allem, wenn Du sie analysieren möchtest. Ach, nur der Vollständigkeit halber: Beitrag "Signalverfälschung durch Tiefpass?" Gruß Jobst
Mal ein Paar Gedanken dazu. Wenn du vor Ort eh schon nen PC rumstehen hast, warum lässt du diesen nicht die Arbeit machen? Also das Mikrofonsignal über eine bessere Soundkarte (Audigy2ZS, M-Audio... gebraucht billig bei IBÄ) einspielen. Pegelanpassungen über den Mixer oder halt über deine Schaltung, aber nicht bei 10 KHz abriegeln! Dann gibt es tolle Software, mit Hilfe derer sich Audiosignale wunderbar in Echtzeit analysieren lassen. Ich verwende Visual Analyser. Ist kostenlos und geht prima. Und der Aufwand ist wirklich nur minimalistisch. Notfalls tun es auch die Onboard Soundchips, selbst mein alter Laptop liefert damit noch brauchbare Ergebnisse. Man könnte auch die Mikrofonsignale aufnehmen und nachträglich mit ARTA analysieren. Zumindest für eine erste Abschätzung des Audio Spektrums würde ich die PC-Lösung bevorzugen. Die gewonnenen Erkenntnisse können ja später für eine speziellere Lösung herangezogen werden. Du erkennst zumindest, ob sich dein Spektrum jenseits der 10 KHz bewegt oder nicht. 10 Bit Auflösung sind im Audiobereich schon sehr viel. Ich bezweifle aber, ob die "Transferleistung" des M8 ausreichend ist. Naja, kommt auf die Fo an. Lichtbögen werden ja in speziellen und sauteuren Ionen Hochtönern zur Schallerzeugung verwendet. Ist nichts anderes als auch beim Schweißen stattfindet. Moduliert man diese mit Audiosignalen, beginnen sie zu "singen". Und aufgrund der geringen Masse des bewegten Mediums "Luft" sollen da Frequenzen über 200 KHz drin sein. Man könnte ja den Lichtbogen beim Schweißen mal mit Musik, zB von ACDC (sind die schon tot??) modulieren. AC beim Aluschweißen und DC für Stahl ;-)) Rene
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> Falsch! Ich bin HildeK und männlich! Ich bitte um Verzeihung. Ich dachte, dass dein Vorname Hilde ist und das K die Initiale deines Nachnamens - nicht mehr dazu. > Die Empfehlung ist natürlich richtig, aber selbst wenn du den ersten > Verstärker auf 50 setzt, dann nimm den zweiten auf 8 und du hast wieder > die 400 als Gesamtverstärkung. > In deinem neuen Bild hast du die Verstärkung von U2 ja noch weiter > reduziert. Wenn du schon weniger Verstärkung benötigst, dann hätte ich > das am ersten Verstärker gemacht. Das sehe ich ein. Ich habe dazu mal einen Screenshot einer Excel File erstellt und angehängt. Darin kann man sehen welche Werte die Gesamtverstärkung der Verstärker mit zwei Stufen hat. Dabei habe ich jetzt den 1.Verstärker wie von dir vorgeschlagen auf eine 50 fache Verstärkung eingestellt. Die zweite Stufe soll mit Hilfe eines Poti einigermaßen variabel sein. Ich komme somit wieder auf die 400 fache Verstärkung. > R1 zu reduzieren ist keine so gute Idee, weil die OPAs meist nicht bis > Null aussteuern können, sondern oft mehr als 2V Abstand von GND oder VCC > haben müssen. Außer man nimmt spezielle Rail-to-Rail-OPAs. Die erreichen > die Versorgungsgrenzen bis auf wenige zig mV. An deinem zweiten Bild > kann man ja schon die Verzerrung der unteren Halbwelle erkennen. > In dem Fall, dass du das Signal innerhalb der 5V-Grenze halten willst, > solltest du dir einen OPA suchen, der mit 5V arbeiten kann und als > Rail-to-Rail ausgeführt ist. Ich versuche die Tage mal einen OPV mit Rail-to-Rail und 5V Betriebsspannung zu finden. > Oder: du lässt die Offsetspannung etwa in der Mitte und teilst das > Signal am Ausgang von 15V auf rund 5V herunter. Einfacher > Spannungsteiler 2R:1R, dann bewegt sich dein Ausgangssignal nur zwischen > 0 und 5V. Das habe ich mit 100k und 50k versucht. Das hat aber nicht den gewünschten Erfolg erzielt. > In dem Zusammenhang würde ich sogar vorschlagen, R13 auf 1k zu > reduzieren und dafür C9 auf 10µ zu erhöhen. Warum ? Ich habe zugegebener Weise darüber noch nicht nachgedacht. Schande über mich! > Bis zum Eingangspin des µC schon, ob die Digitalisierung aber so ohne > Weiteres mit einem ATMega8 machbar ist, kann ich nicht sagen. Du > müsstest den ADC mit mindestens 20kHz laufen lassen (eher bei 40kHz) und > erhältst dann Daten mit mindestens 160 ... 200kBit/s (eher das > doppelte). Ich habe mit einer Abtastrate von 40kHz gerechnet. > Mancher Thread hier könnte sich ein Beispiel nehmen. Danke :-) > Mal ein Paar Gedanken dazu. Gedanken heiße ich herzlich willkomen. > Wenn du vor Ort eh schon nen PC rumstehen hast, warum lässt du diesen > nicht die Arbeit machen? Die Idee kam mir auch schon. Allerdings würde mir das den Spaß am Bauen eines Mikrofons rauben und vieles mehr. > Also das Mikrofonsignal über eine bessere Soundkarte (Audigy2ZS, > M-Audio... gebraucht billig bei IBÄ) einspielen. Pegelanpassungen über > den Mixer oder halt über deine Schaltung, aber nicht bei 10 KHz > abriegeln! Mal sehen. Ich halte deinen Einwand für berechtigt. Allerdings heißt bei einer oberen Grenzfrequenz von 20kHZ eine Abtastrate von ca. 60kHZ (laut Abtasttheorem min. 40kHz - klar). Das wiederum erfordert einen besseren Mikrocontroller hinsichtlich des AD Wandlers. Der ATMega8 und auch feinere ATMegas wie der 328 haben eine empfohlene max Abtastrate von 15kSPS. Ich gehe also sogar mit einer oberen Grenzfrequenz 10kHz und einer Abtastrate von 40kHz über die Empfehlungen hinaus. Da würde eine Samplingrate von 60kHz noch mehr Wandlungsgenauigkeit kosten. Ich weiß nicht, ob ich so weit gehen sollte. > Dann gibt es tolle Software, mit Hilfe derer sich Audiosignale wunderbar > in Echtzeit analysieren lassen. > Ich verwende Visual Analyser. Ist kostenlos und geht prima. Und der > Aufwand ist wirklich nur minimalistisch. Notfalls tun es auch die > Onboard Soundchips, selbst mein alter Laptop liefert damit noch > brauchbare Ergebnisse. Diesem Rat bin ich gefolgt. Auch mir gefällt Visual Analyser. Schade nur, dass es dazu kaum Tutorials oder eine Anleitung gibt. Mich würde mal interessieren wie ich die Dauer der Aufnahme für den Frequenzbereich (Capturing) einstellen kann. Ich habe die Einstellung nur für den Zeitbereich gefunden. > Man könnte auch die Mikrofonsignale aufnehmen und nachträglich mit ARTA > analysieren. > > Zumindest für eine erste Abschätzung des Audio Spektrums würde ich die > PC-Lösung bevorzugen. Die gewonnenen Erkenntnisse können ja später für > eine speziellere Lösung herangezogen werden. Du erkennst zumindest, ob > sich dein Spektrum jenseits der 10 KHz bewegt oder nicht. Super Idee. Dieses Argument hat mich überzeugt. Deshalb habe ich auch VA runtergeladen. Allerdings kann VA so wie ich das mitgekriegt habe nur den hörbaren Frequenzbereich messen. Das sollte aber reichen, da ich einfach nicht die Mittel habe, um einen noch breiteren Frequenzbereich zu messen. > 10 Bit Auflösung sind im Audiobereich schon sehr viel. Da hat man mir aber auch schon das Gegenteil erzählt. > Ich bezweifle > aber, ob die "Transferleistung" des M8 ausreichend ist. Die gleiche Bedenken hat auch HildeK. > Naja, kommt auf die Fo an. Was meinst du mit Fo? > Lichtbögen werden ja in speziellen und sauteuren Ionen Hochtönern zur > Schallerzeugung verwendet. Ist nichts anderes als auch beim Schweißen > stattfindet. Moduliert man diese mit Audiosignalen, beginnen sie zu > "singen". Und aufgrund der geringen Masse des bewegten Mediums "Luft" > sollen da Frequenzen über 200 KHz drin sein. Wie schon mitgeteilt. Selbst wenn die von mit zu untersuchenden Lichtbogen ausgehen, werde ich die einfach ignorieren. > Man könnte ja den Lichtbogen beim Schweißen mal mit Musik, zB von ACDC > (sind die schon tot??) modulieren. AC beim Aluschweißen und DC für > Stahl ;-)) Nur nebenbei: Aus Wikipedia: "Im Jahr 2013 feiert die Gruppe ihr 40-jähriges Jubiläum." -->Die Leben noch. Ein schöne Dank euch beiden.
Claude Juncker schrieb: > Ich dachte, dass dein Vorname Hilde ist und das > K die Initiale deines Nachnamens - nicht mehr dazu. Ist umgekehrt -:). Claude Juncker schrieb: > Das habe ich mit 100k und 50k versucht. Das hat aber nicht den > gewünschten Erfolg erzielt. Am Ausgang der Gesamtschaltung? Was war das Problem? Claude Juncker schrieb: >> In dem Zusammenhang würde ich sogar vorschlagen, R13 auf 1k zu >> reduzieren und dafür C9 auf 10µ zu erhöhen. > > Warum ? Ich habe zugegebener Weise darüber noch nicht nachgedacht. > Schande über mich! Nur, um den Arbeitspunkt einigermaßen gut in der Mitte zu halten - für eine gleichmäßige Aussteuerbarkeit in beide Richtungen zu haben. Da die Zeitkonstante gleich ist, ist auch die Filterwirkung gleich. Claude Juncker schrieb: > Mich würde > mal interessieren wie ich die Dauer der Aufnahme für den Frequenzbereich > (Capturing) einstellen kann. Ich habe die Einstellung nur für den > Zeitbereich gefunden. Unter Settings/Main kann man die Zahl der FFT-Samples erhöhen. Dann wird auch die Ausgabe des Spektrums langsamer (und gleichzeitig besser aufgelöst), weil der Rechner deutlich mehr zu rechnen hat. Wenn du natürlich einen 8-Kern core-i7 hast, wird es nicht viel nützen ... Claude Juncker schrieb: > Was meinst du mit Fo? Ich glaube, AudioHeinz meint f0, die Abtastfrequenz. Er kann mich ja korrigieren ...
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Hallo HildeK, > Claude Juncker schrieb: >> Das habe ich mit 100k und 50k versucht. Das hat aber nicht den >> gewünschten Erfolg erzielt. > > Am Ausgang der Gesamtschaltung? Was war das Problem? Ich habe mich für den ersten von deinen beiden Lösungsvorschlägen entschieden, i.e. den Operationsverstärker mit Rail-to-Rail Ausgang und Single Supply Voltage. Dennoch wollte ich auch noch den zweiten Lösungsvorschlag (Spannungsteiler am Ende der Schaltung) wenigstens theoretisch umsetzten. Deshalb bin ich heute dieses Problem angegangen. Die Lösung dafür habe ich als Screenshots angehängt. Die Datei heißt SP_Augangspegel_in_5V_Grenze. Den entsprechende Frequenzgang und die Transientanalyse habe ich auch als Screenshots angehängt. Wie aus dem Abbild des entsprechenden Frequenzgang zu entnehmen ist, schrumpft die Verstärkung von Faktor 400 (ca 52dB) auf etwa 125 (42dB). durch den Spannungsteiler am Ende des Schaltplans. Das scheint mir ein wenig redundant zu sein - erst auf 52dB verstärken um im Anschluss auf 42 zu verstärken. Hättest du den Spannungsteiler am Ende der Schaltung auch so realisiert bzw. hast du dir das so wie im Screenshot zu sehen ist vorgestellt? > Claude Juncker schrieb: >>> In dem Zusammenhang würde ich sogar vorschlagen, R13 auf 1k zu >>> reduzieren und dafür C9 auf 10µ zu erhöhen. >> >> Warum ? Ich habe zugegebener Weise darüber noch nicht nachgedacht. >> Schande über mich! > > Nur, um den Arbeitspunkt einigermaßen gut in der Mitte zu halten - für > eine gleichmäßige Aussteuerbarkeit in beide Richtungen zu haben. Da die > Zeitkonstante gleich ist, ist auch die Filterwirkung gleich. Verstehe. Ich habe die Filter immer noch nicht dimensioniert, weil ich erst wissen will, welche fgo ich für dieses Mikrofon festlegen möchte. Diesen Donnerstag will ich mal mit meinem PC und Visual Analyser den Schalldruckpegel mit einem herkömmlichen Studiomikrofon vormessen. Eben das machen, was AudioHeinz vorgeschlagen hat. > Unter Settings/Main kann man die Zahl der FFT-Samples erhöhen. Dann wird > auch die Ausgabe des Spektrums langsamer (und gleichzeitig besser > aufgelöst), weil der Rechner deutlich mehr zu rechnen hat. Wenn du > natürlich einen 8-Kern core-i7 hast, wird es nicht viel nützen ... Dem bin ich nachgegangen. Dadurch verlängert sich die Aufnahme des Frequenzbereichs nur unwesentlich. Das macht aber nichts. Ich kann zwar die Aufnahme somit kaum festhalten, dafür aber kann ich in Echtzeit mittels VA messen. Das reicht ja für meinen Zweck aus. Die folgende Frag betrifft das Screenshot "Visual Analyser Screenshot" im Anhang. Wie soll ich die Beschriftung der Ordinate lesen? Was soll "%FS" heißen? Ich nehme mal an, dass es sich hierbei um eine Angabe für die Lautstärke handelt. > Claude Juncker schrieb: >> Was meinst du mit Fo? > > Ich glaube, AudioHeinz meint f0, die Abtastfrequenz. Er kann mich ja > korrigieren ... Inzwischen glaube ich das auch. Was hältst du von dem OPV im nachstehenden Link? Der erste Link verschafft dir einen groben Überblick über die Eigenschaften des OPV. Der zweit Link öffnet die das entsprechende Datenblatt. http://de.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/OPA350UA/?qs=sGAEpiMZZMsko7UDAsUSIch3u%2fkN0pq9q4vqzsPhuro%3d http://www.mouser.com/ds/2/405/sbos099c-92750.pdf Was meinst du? Ist der für die Anwendung geeignet? Übrigens danke für deine letzten Tipps und Klarstellungen. Berus
Claude Juncker schrieb: > Das scheint mir ein > wenig redundant zu sein - erst auf 52dB verstärken um im Anschluss auf > 42 zu verstärken. Ja, ist richtig. Aber du erreichst ja damit, dass der Eingang das ADC nicht überfahren wird. Im Signalweg von Audiostufen (Beispiel Mischpult) passiert das mehrfach. Da ist es hauptsächlich aus Sicht des Rauschens nachteilig. > Hättest du den Spannungsteiler am Ende der Schaltung auch so realisiert > bzw. hast du dir das so wie im Screenshot zu sehen ist vorgestellt? Ja, nur nicht so hochohmig. Du musst dir die Spezifikation des AD-Wandlers genau anschauen. Das Signal bekommt ja durch den Teiler einen recht hohen Innenwiderstand (bei dir ca. 33k) und da musst du im Abtastintervall den Holdkondensator im ADC wieder ausreichend aufladen können. Ich hätte eher was im Bereich 2k/1k genommen. > Wie soll ich die Beschriftung der Ordinate lesen? Was soll > "%FS" heißen? FS steht für "Full Scale", also der ADC-Aussteuergrenze. Es ist also keine absolute Größe. Gib mal soviel Signal auf den Eingang, dass das System klippt. Dann stehen da die 100%. > Was hältst du von dem OPV im nachstehenden Link? Ja, das ist ein ideales Teil für die Anwendung! Sehr hohe Bandbreite, rauscharm, Rail-to-Rail (R2R). Damit könntest du die v=400 auch mit einer Stufe erledigen! Übrigens, auch bei mehrstufigen Audiofiltern benötigt man meist auch OPAs mit hoher GBW.
Ich danke dir für deinen letzten Beitrag HildeK. Ich schaffe es heute nicht mehr, einen sinnvollen Beitrag zu posten. Ich war heute bei der Biotechnica in Hannover. Das und anderes ist der Grund. Ich melde mich morgen wieder. Bis dann Berus
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Hier mein Vorschlag zur Schaltungsänderung, hab mal etwas am Eingang geändert. Ist es so besser? Es ist ungewöhnlich die Wechselspannungsquelle direkt anzuschließen. An C8 wird so ein Symetrischer Arbeitspunkt eingestellt.
lutz h. schrieb: > Hier mein Vorschlag zur Schaltungsänderung, > hab mal etwas am Eingang geändert. Ist es so besser? > Es ist ungewöhnlich die Wechselspannungsquelle direkt anzuschließen. > An C8 wird so ein Symetrischer Arbeitspunkt eingestellt. Was ist jetzt der Vorteil an deiner Variante? - C8 hat mit dem Arbeitspunkt nichts zu tun. Den bestimmen R1 und R2. - R13 und C9 kann in deiner Variante konsequenterweise auch entfallen. Dafür braucht man dann C6 (der nicht so groß sein sollte, sonst dauert es beim Einschalten ja Sekunden, bis der AP stimmt). - C2 ist in der Schaltung viel zu klein, denn die Schaltung hat jetzt einen Eingangswiderstand von 1kΩ, die andere Variante hatte rund 50kΩ (≈ R1 // R2). Üblicherweise haben Audioeingänge einen höheren Eingangswiderstand. Mit 1kΩ und 100n steigt die untere Grenzfrequenz auf 1,7kHz an. Ist das gewollt? - Durch den invertierenden Verstärker am Eingang geht der Innenwiderstand der Quelle direkt in die Verstärkung ein; je höher der ist, desto kleiner ist die Verstärkung. Das will man meist nicht haben, deshalb ist die nichtinvertierende Variante besser. - Den Eingang schützen durch R5 (1k) ist gut, das kann man auch in meiner Variante, ohne dass das Eingangs-C verändert werden muss. O.K., das Eingangssignal wird dann um rund 2% gedämpft, was hier belanglos ist. > hab mal etwas am Eingang geändert. Ist es so besser? Ich würde sagen: nein! @ Claude Juncker In 'unserer' Schaltung fehlt eher noch eine Einstellmöglichkeit für die Verstärkung. Bei einem Signal von einem Mikrofon sind ja die 12mV, die für die Vollaussteuerung angesetzt wurden, nur bei einem ganz bestimmten Schallpegel, einem ganz bestimmten Mikrofon und einem festen Abstand zutreffend. Real sind die Schwankungen u.U. sehr groß. Haben wir schon mal über den Einsatzzweck deiner Schaltung diskutiert?
@lutz h. dass du dir eigene Gedanken über das Projekt machst, heiße ich gut. Allerdings teile ich die Meinung von HildeK. Ich finde auch, dass die Schaltung von HildeK und mir besser zu meinen Anforderung passt. Das sieht man schon allein am Vergleich der Frequenzgänge deiner und unserer Variante. Ich strebe einen möglichst konstanten Verlauf der Verstärkung über der Bandbreite (zwischen der unteren und oberen Grenzfrequenz) an. Die fehlt bei deiner Variante wie man sehen kann. Trotzdem danke! @HildeK: > Haben wir schon mal über den Einsatzzweck deiner Schaltung diskutiert? Nein, jedenfalls nicht umfangreich. Es geht im Großen und Ganzen um das Messen der Schallemission eines Lichtbogens (LB) beim MSG-Schweißen. Der Stand der Dinge des Konzeptes sieht wie folgt aus. Schallemission LB --> Selbstgebautes Mikrofon als Messfühler --> analoge Spannung mittels ADC eines Mikrocontrollers (Miniboard) digitalisieren --> über USB-Anschluss des Miniboards mit PC verbinden --> Auslesen und Darstellung der Messwerte mittels PC. Dabei will ich folgende Bauelemente verwenden: 1. Mikrofonkapsel: http://www.mercateo.com/p/139-1192992/MICROPHONE_OMNI_LEADS_6MM.html 2. Selbstgebautes Mikrofon (siehe oben) (auf OV haben wir uns ja schon geeinigt) 3. Mikrocontroller/Miniboard (ganz oben links für 16,66 Euro) http://shop.in-circuit.de/pages/20/AVR-AVR32-Xmega-UC3 Warum habe ich mich für dieses Miniboard entschieden, fragst du dich vielleicht? 1. Hat Atmega Chip, läuft über C++, C++ beherrsche ich einigermaßen 2. Hat einen USB Anschluss, von dem ich weiß, dass er nicht nur zum Übertragen des C-Programms auf Mikrocontroller für die AD-Wandlung geeignet ist, sondern auch zum Übertragen der digitalisierten Werte an den PC 3. relativ preiswert Viele Mitglieder dieses Forums preisen Arduino-Boards hoch. Allerdings besteht für mich diesbezüglich noch die Ungewissheit, ob ich den ggf. vorhandenen USB-Ausgang/Eingang auch als Übertragung für die digitalisierten Werte nehmen kann. Diese Frage wollte ich noch in einem anderen Thread stellen. Theoretisch weiß ich nicht, was dagegen sprechen könnte. Kennst du - HildeK - darauf eine Antwort? Ansonsten frage ich morgen mal das Forum. Ich schließe diesem Beitrag gleich noch einen nächsten an. Das mache ich sicherheitshalber und weil der direkt folgende Beitrag auch inhaltlich anders ist.
Claude Juncker schrieb: > 1. Mikrofonkapsel: > > http://www.mercateo.com/p/139-1192992/MICROPHONE_OMNI_LEADS_6MM.html > > 2. Selbstgebautes Mikrofon (siehe oben) > (auf OV haben wir uns ja schon geeinigt) Gut, das ist ein Elektretmikrofon. Das benötigt zumindest noch einen Pullup auf die Versorgungsspannung. Auch wenn wir uns auf die 0V geeinigt haben, das Mikro liefert sein Signal mit einem deutlichen DC-Offset ab. Der hängt sehr stark vom Arbeitswiderstand ab. Trotzdem, auch deshalb ist der Eingangskondensator unbedingt notwendig. Claude Juncker schrieb: > Kennst du - HildeK - darauf eine Antwort? Leider nein - hab zwar schon ganz kleine Dinge mit Tinys gemacht, aber ab Punkt 3 kann ich keine brauchbaren Aussagen machen. :-)
Claude Juncker schrieb: > Es geht im Großen und Ganzen um das Messen der Schallemission eines > Lichtbogens (LB) beim MSG-Schweißen. Und was gilt es dabei zu ermitteln? Ganz am Ende ... GANZ am Ende der Kette, stehen Werte, die wofür eine Aussage treffen sollen? Das von Dir ausgesuchte Board hat allerdings wesentlich mehr Dampf im Kessel als ein ATmega8, welchen Du hier immer genannt hast. Soweit ich weiß, kann man allerdings den Adapter des Arduino auch als ganz normalen, seriellen Schnittstellenadapter benutzen. Die Chips laufen im übrigen nicht mit C++ oder einer anderen Hochsprache. Aber Du kannst Deine SW damit schreiben. Gruß Jobst
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> Ja, ist richtig. Aber du erreichst ja damit, dass der Eingang das ADC > nicht überfahren wird. Das sehe ich ein. Den Spannungsteiler am Ende der Schaltung können wir uns aber sparen, wenn wir den R2R OV mit 5V Betriebsspannung nehmen und die "Nulllinie" des Mikrofonsignals auf UB/2 durch einen Spannungsteiler am Eingang der Schaltung anheben. Ich halte das nur fürs Protokoll fest. > Ja, nur nicht so hochohmig. Du musst dir die Spezifikation des > AD-Wandlers genau anschauen. Ich habe deshalb mal ein Screenshot von der S/H-Schaltung aus dem Datenblatt des ATMega8 hier hoch geladen. So wie ich diese Abbildung deute, schließe ich noch eine S/H-Kondensator (14pF) und einen Widerstand mit 1...100k (eher 100k) zwischen den Schaltplan und dem Atmega8. Den Schaltplan, den ich in diesem Kontext meine, der ist hier im Thread noch nicht gepostet worden. Das mache ich morgen noch. > Das Signal bekommt ja durch den Teiler > einen recht hohen Innenwiderstand (bei dir ca. 33k) und da musst du im > Abtastintervall den Holdkondensator im ADC wieder ausreichend aufladen > können. Ich hätte eher was im Bereich 2k/1k genommen. Das müsste doch, wenn ich richtig liege, mit der neuen Schaltung (i.e. unsere Schaltung mit neuen OV) und dem oben bereits erwähnten 100k Widerstand und dem S/H-Kondensator mit 14pF entfallen. Liege ich damit richtig? >> Wie soll ich die Beschriftung der Ordinate lesen? Was soll >> "%FS" heißen? >> FS steht für "Full Scale", also der ADC-Aussteuergrenze. Es ist also >> keine absolute Größe. Gib mal soviel Signal auf den Eingang, dass das >> System klippt. Dann stehen da die 100%. Ich habe heute leider keine Zeit gefunden, dass ganz nach zu vollziehen. Das hole ich aber nach. > Ja, das ist ein ideales Teil für die Anwendung! Sehr hohe Bandbreite, > rauscharm, Rail-to-Rail (R2R). Damit könntest du die v=400 auch mit > einer Stufe erledigen! > Übrigens, auch bei mehrstufigen Audiofiltern benötigt man meist auch > OPAs mit hoher GBW. Das zu lesen hat mich gefreut. Ich weiß aber noch nicht, ob die Schaltung mit einer Stufe einer Schaltung mit zwei Verstärkerstufen vorzuziehen ist. Das habe ich leider auch noch nicht zu Ende gedacht. Aber ich habe eine Rechnung zum Vergleichen angestellt. Die entsprechende File findest du im Anhang. Die zweite Variante sieht auf den ersten Blick schöner aus, weil die Verstärkungsfaktoren rund sind. Allerdings halte ich hierbei nur die drei größten Verstärkungsfaktoren (400,200,100) brauchbar. Bei der zweiten Variante sind die Verstärkungsfaktoren zwar nicht rund, aber vermutlich besser. Da hier mindestens 5 Gänge brauchbar sind - 400, 225, 137,85, 67,5. Ich glaube, dass eine Verstärkung von weniger als 50 nicht zum Einsatz kommen würde. Deshalb tendiere ich für Variante 1. Was meinst du dazu HildeK? Es folgt noch ein letzter Beitrag für heute. Ich hoffe, dass dir das nicht zu viel ist. Ich kann dich gut verstehen, wenn du nicht sofort zu allem Stellung beziehen möchtest. Ich danke dir hier gerne noch Mal, weil das Projekt dank dir schnell voranschreitet.
heute war ich ja wie schon angekündigt in der Werkstatt. Dort habe ich mal mit einem einfachen Audiomikrofon die Schallemission des Lichtbogen gemessen. Ich habe herausgefunden, dass der LB vorallem tiefe Frequenzen, insbesondere unter 2kHz aussendet. Aber auch Frequenzen unter 20kHz habe ich bemerkt. Jetzt kommt natürlich die Frage auf, welche ober fg, das Mikrofon haben soll. Natürlich sollte die Bandbreite so breit wie möglich sein. Da der ATMega8 seine maximal mögliche Samplingrate ca. bei 71kSPS hat, halte ich 20kHz als ober Grenzfrequenz für zu viel. Ich werde morgen noch einen Thread etwa Nachmittags eröffnen, um herauszufinden, welche Erfahrung die Mitglieder hier hinsichtlich der max. Samplingrate eines ATMega8 gemacht haben. In Abhängigkeit davon soll die o.fg festgelegt werden. Ich tendiere heute zu 15kHz. Das nur am Rande. > Gut, das ist ein Elektretmikrofon. Das benötigt zumindest noch einen > Pullup auf die Versorgungsspannung. > Auch wenn wir uns auf die 0V geeinigt haben, das Mikro liefert sein > Signal mit einem deutlichen DC-Offset ab. Der hängt sehr stark vom > Arbeitswiderstand ab. Trotzdem, auch deshalb ist der Eingangskondensator > unbedingt notwendig. Ok, lass mich mal morgen noch zum Pull-Up Widerstand recherchieren, damit ich da mitreden kann :-) Danach können wir uns ja noch darüber unterhalten. > Leider nein - hab zwar schon ganz kleine Dinge mit Tinys gemacht, aber > ab Punkt 3 kann ich keine brauchbaren Aussagen machen. :-) Ja, das macht nichts. Auch ohnehin bist du mir ein tatkräftiger Helfer. > Ganz am Ende ... GANZ am Ende der Kette, stehen Werte, die wofür eine > Aussage treffen sollen? Ich selber würde dir das gerne beantworten, aber ich weiß nicht, ob das nicht vlt. doch gegen irgendeine Schweigepflicht verstoßen würde. Ich frag erst Mal nach, ob das erlaubt ist. Wenn das in Ordnung geht, dann verrate ich das. Bis ich das weiß, können aber noch einige Tage vergehen. Ich hoffe, dass man mir das hier nicht Übel nimmt. Immerhin wisst ihr ja, was genau ich vorhabe. > Das von Dir ausgesuchte Board hat allerdings wesentlich mehr Dampf im > Kessel als ein ATmega8, welchen Du hier immer genannt hast. Ich weiß nicht, ob ich mich hier ganz deutlich erklärt habe. Das ausgesuchte Board hat einen ATMega8 in sich. Ich will nicht einfach nur einen ATMega8 als Chip bestellen, weil ich überhaupt keine Ahnung habe, wie ich den einfach so an einen PC anschließen soll bzw. ich die passende Schalttechnik nicht kenne. Das muss ich nicht unbedingt wissen. > Soweit ich weiß, kann man allerdings den Adapter des Arduino auch als > ganz normalen, seriellen Schnittstellenadapter benutzen. Das wollte ich ja wissen. Gut Danke. Mal gucken, vlt. entscheide ich mich dann doch noch für einen Arduino. Nimm es mir bitte nicht Übel, wenn ich diese Frage noch Mal im Forum stelle. Du scheinst mir zwar sehr sicher zu sein, aber ich würde das gerne noch von jmd. anderen bestätigt haben. Ich hatte keinen Zweifel an HildeKs Aussagen und Ratschläge über den Schaltplan, weil LTspice ihm immer Recht gegeben hat. > Die Chips laufen im übrigen nicht mit C++ oder einer anderen > Hochsprache. Aber Du kannst Deine SW damit schreiben. Ja stimmt, das Atmel Studio übersetzt doch aber den C-Code in Assembler soweit ich weiß. Das meinte ich mit der vorherigen Behauptung. Da habe ich mich wohl zu schwammig ausgedrückt. Was aber meinst du mit SW? Ich melde mich morgen wieder Gute Nacht!
Claude Juncker schrieb: > Ich halte das nur fürs Protokoll fest. Ja. Passt. > So wie ich diese Abbildung deute, schließe ich noch eine S/H-Kondensator > (14pF) und einen Widerstand mit 1...100k (eher 100k) zwischen den > Schaltplan und dem Atmega8. Die Angabe ist ungewöhnlich. Bei 100k und 14pF hast du ein tau=1,4µs, das sollte bei Audio reichen. Mir kamen die 100k zuviel vor, naja, da hat mal das Bauchgefühl getäuscht :-). Claude Juncker schrieb: > Deshalb tendiere ich für Variante 1. Was meinst du dazu HildeK? Kein Problem. Wenn du mit einer bestimmten Zahl von Potiumdrehungen schöne runde Verstärkungsfaktoren haben willst, dann kannst du dir die Variante aussuchen, die dir am besten gefällt. Mit 'zweite Stufe einsparen' habe ich direkt an 'Sparen' gedacht. Muss natürlich nicht sein. Mehrere Stufen nimmt man dann (zwangsweise), wenn das GBW-Produkt des einzelnen OPA zu gering ist. Hier wäre es groß genug, um nur einen zu nehmen. Die wirklich notwendigen Verstärkungsfaktoren kann ich von hier aus nicht beurteilen. Ich kenne die Lautstärke der Quelle nicht, das Signal vom Mikrofon ist auch stark von der Entfernung abhängig, von der mechanischen Montage, selbst vom Winkel mit dem es zur Quelle angebracht ist. Zu professionellen Messmikrofonen gehört seriöserweise auch ein aufsteckbarer Kalibrator, wenn es darum geht, vergleichbare Aussagen zu machen. Aber der deckt Abstände, Montageeinflüsse, Raumakustik, Mikrofoncharakteristik u.a. auch nicht ab, nur die Kette vom Mikro zum Signalausgang, weil hier häufig viele Einstellmöglichkeiten vorhanden sind. Ich habe leider keinerlei Vorstellung, wie laut ein Lichtbogen beim Schweißen ist. Ich weiß nicht mal, wofür MSG steht :-). Das macht aber nichts! Ich würde einfach am praktischen Einsatzort schauen, was man an Verstärkung benötigt und dann geeignet anpassen. Es könnte mehr notwendig sein oder auch viel weniger.
Claude Juncker schrieb: > Ich selber würde dir das gerne beantworten, aber ich weiß nicht, ob das > nicht vlt. doch gegen irgendeine Schweigepflicht verstoßen würde. Naja, ich habe vor allem die Angst, dass damit gemessen werden soll, ob die Geräusche hörschädigend sind. Dazu nur mal ein Beispiel aus einer Firma, in der ich mal gearbeitet habe. Dort hatten wir ein Ultraschallschweissgerät. Steckt ja schon im Namen, woher da die Energie kommt. Aber die Mitarbeiter glaubten nicht, dass das Gehörschädigend sei - man hörte ja nur das laute brummen und quietschen, nicht jedoch den sehr energiereichen US-Anteil. Und so fielen nach einiger Zeit einige Arbeiter, die keinen Hörschutz getragen hatten, mit Gehörsturz aus. Sowas aber auch. Also, wenn es um so eine Aktion geht, solltest Du ruhig bis zu einigen 100kHz messen, um das festzustellen. Wenn es um etwas anderes geht, dann ist alles gut :-) Claude Juncker schrieb: > Ich weiß nicht, ob ich mich hier ganz deutlich erklärt habe. Das > ausgesuchte Board hat einen ATMega8 in sich. Oh, das habe ich in den falschen Hals bekommen. Ich dachte nun, dass Du ein Xmega oder AVR32 kaufen möchtest. Gruß Jobst
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Hallo HildeK und Jobst M., ich habe gestern den Mund zu voll genommen. Ich habe mich heute ganz mit dem Mikrocontroller, der das Spannungssignal digitalisieren soll beschäftigt. Deswegen habe ich heute keine Fortschritte am Schaltplan erreichen können. Außerdem konnte ich mich auch nicht mit Pull up Widerständen und %FS beschäftigen bzw. habe es nicht geschafft. Tut mir Leid, dass ich heute unsere konstruktiven Dialoge nicht fortsetze. Ich will nicht wie gestern zu viel versprechen, aber ich will morgen auf jeden Fall dort weiter machen, wo wir gestern aufgehört haben. Ich hoffe, dass ihr mir das nicht Übel nehmt. Sry HildeK! Bis morgen berus
Claude Juncker schrieb: > Sry HildeK! Eine Entschuldigung ist völlig unnötig. Zum Elektretmikro gibt es viel im Internet. Mit Pullup meinte ich den Arbeitswiderstand. Hier hatte ich mal was geschrieben: Beitrag "Re: Elektret-Mikrofon Anschließen" Du musst aber das Datenblatt des Mikros auch genau anschauen. Sie vertragen oft nicht viel Versorgungsspannung.
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Hallo, @Jobst M. > Also, wenn es um so eine Aktion geht, solltest Du ruhig bis zu einigen > 100kHz messen, um das festzustellen. > Wenn es um etwas anderes geht, dann ist alles gut :-) Es handelt sich beim der Schweißanlage nicht um ein Ultraschallschweißgerät. Sonst wäre deine Aussage aber wirklich angebracht gewesen. Also ist alles gut :) @HildeK: Ich möchte jetzt auf das Thema Arbeitswiderstand zu sprechen kommen. Jetzt gerade fällt mir die Frage ein, warum heißt der Widerstand zwischen +Pol und Mikrofon eigentlich Arbeitswiderstand. HildeK schrieb: > Zum Elektretmikro gibt es viel im Internet. Mit Pullup meinte ich den > Arbeitswiderstand. Also handelt es sich vermutlich um den Widerstand, der dafür sorgt, dass die Mikrofonkapsel ausreichend mit Strom versorgt wird. Ich habe zwecks Veranschaulichung wieder mal ein Screenhot "Versuch_UB_Mikrofon" hoch geladen. Dabei habe ich die eigentliche Mikrofonkapsel durch einen Widerstand ersetzt, der aber die Mikrofonkapsel sein soll. Das geht aus dem Bild ganz gut hervor. Ich habe also die Serie Arbeitswiderstand und Mikrofonkapsel als einen einfachen Spannungsteiler betrachtet. Auf der Seite http://www.mercateo.com/p/139-1192992/MICROPHONE_OMNI_LEADS_6MM.html steht, dass die Mikrofonkapsel mit max. 2V versorgt werden soll. Daraufhin habe ich die Festlegung getroffen, dass die MK mit 1.5 V betrieben werden soll. Für den Widerstand der MK habe ich die Impedanz angenommen (2.2k). Außerdem kann man die Spannungsversorgung von einer 6V Batterie bereitgestellt werden. 1. UB=U1+U2 --> U2=UB-U1 = (6-1.5)V=4.5V 2. Spannungsteilerreegel ist bekanntlich U1/R1=U2/R2 -->R1=U1/U2*R2 ---> R1=3*2.2k= 6.6k Danach habe ich die von dir empfohlene E96 Reihe zu Rate gezogen und habe für R1 den nächst höheren Wert 6.65k genommen. Das ist also die Grundlage für den Screenshot oben. Ich weiß allerdings nicht, ob das stimmt. Ehrlich gesagt zweifle ich daran. Außerdem konnte ich auf der gleichen Seite von mercateo (siehe Linke oben) kein Datenblatt finden. Deshalb habe ich Google gefragt und bin fündig geworden. Der Link dafür ist hier: http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/403482/PUI/POM-5238L-R.html Allerdings sind die technischen Daten aus dem DB anders als auf der Internetseite von mercateo (Siehe oben). Im Datenblatt soll UB in [2:10] V liegen. Ich habe den Angaben von mercateo Glauben geschenkt. > Auch wenn wir uns auf die 0V geeinigt haben, das Mikro liefert sein > Signal mit einem deutlichen DC-Offset ab. Der hängt sehr stark vom > Arbeitswiderstand ab. Trotzdem, auch deshalb ist der Eingangskondensator > unbedingt notwendig. Ich sehe Zusammenhang zwischen DC-Offset und dem Arbeitswiderstand nicht. Ich kenne DC-Offset auch nur im Zusammenhang mir OV. Heißt das etwa, dass sagen wir mal nur 95% der von der Versorgungsspannung bereitgestellten Spannung zum Versorgen der Mikrofonkapsel verwendet wird? Oder sehe ich den Zusammenhang doch...? Ist also der DC-Offset einfach nur der Anteil der Betriebsspannung, der am Arbeitswiderstand abfällt? Des Weiteren habe ich auch noch zu Pull-Up Widerständen recherchiert. Dazu das zweite Screenshot. So wie es da geschrieben steht, habe ich es auch verstanden. Kurz zusammengefasst: Ist der Schalter offen, dann nimmt der Eingang des uC beinahe das Potential des +Pols an ( beinahe nur deshalb, weil die Spannung um den Spannungsabfall am Pull-Up Widrstand veringert wird). Ist der Schalter zu, dann fließt ein Strom zwischen +Pol und -Pol und der Eingang "geht leer" aus. Den Eingangskondensator habe ich so verstanden, dass er Gleichspannungen unterdrückt, da er theoretisch einen unendlichen Widerstand für Gleichstrom darstellt. Das heißt also, dass er hier nur das AC-Spannungssignal durchlässt aber nicht den DC von UB. Beste Grüße Berus
Claude Juncker schrieb: > warum heißt der Widerstand > zwischen +Pol und Mikrofon eigentlich Arbeitswiderstand. Ob den alle so nennen, weiß ich nicht mal. In der Elektretkapsel ist ein JFET eingebaut, dieser ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle. Der wechselnde Strom führt zu einer Spannungsschwankung an diesem Widerstand. > Ich habe also die Serie Arbeitswiderstand und Mikrofonkapsel als einen > einfachen Spannungsteiler betrachtet. Siehe oben. > Für den Widerstand der MK habe ich die Impedanz > angenommen (2.2k). Das ist aber vage! Weil wir eine Stromquelle haben, wird ohne Schallsignal eben ein Gleichstrom fließen. Wie groß der ist, weiß man meist nicht, außerdem dürften die Schwankungen auch innerhalb der Mikroserie dueltich unterschiedlich sein. Deshalb ist deine Spannungsteilerberechnung nicht brauchbar. Die Angabe im Datenblatt lässt ja max. 10V zu, Arbeitspunkt sei bei 2V. Es ist ein max. Strom mit 0,5mA angegeben. Also: probier mal 3V/2mA = 1,5kΩ als Arbeitswiderstand an 5V. Ev. auf 1k reduzieren, wenn die 0,5mA nicht erreicht werden. > Ich kenne DC-Offset auch nur im Zusammenhang mir OV. Der Spannungsteiler aus FET und Arbeitswiderstand, wie oben beschrieben, führt ja zu einem DC-Anteil am Mikrofonausgang. Im Idealfall 2V, wie im Datenblatt empfohlen. Das ist für mich ein DC-Offset, den man vom nachfolgenden Verstärker abtrennen muss. Sonst verschiebt er dessen Arbeitspunkt. > Heißt das etwa, > dass sagen wir mal nur 95% der von der Versorgungsspannung > bereitgestellten Spannung zum Versorgen der Mikrofonkapsel verwendet > wird? Oder sehe ich den Zusammenhang doch...? Wenn ich das richtig verstehe, dann nein. > Des Weiteren habe ich auch noch zu Pull-Up Widerständen recherchiert. Dein Beispiel ist der typische Einsatzfall. Ein Pull-Up ist einfach ein Widerstand, der nach +U geht. Das ist meist am Eingang einer Schaltung, wenn dieser offen sein kann, aber nicht darf. Oder er ist an einem Ausgang, wenn dieser z.B. vom Typ 'Open Collector' ist. Je nach Funktion nennt man ihn vielleicht auch mal Arbeitswiderstand :-). Die unterschiedlichen Bezeichnungen sind nicht 'genormt', werden auch mal nicht ganz richtig verwendet. Ich bin da manchmal auch unsauber, was leider auch mal einen Anfänger verwirren kann. > Kurz zusammengefasst: Ist der Schalter offen, dann > nimmt der Eingang des uC beinahe das Potential des +Pols an ( beinahe > nur deshalb, weil die Spannung um den Spannungsabfall am Pull-Up > Widrstand veringert wird). Ja. Es gibt immer einen kleinen Eingangsstrom und der wird natürlich am Pull-up einen Spannungsabfall zur Folge haben. Für normale CMOS-Eingänge wähle ich irgendwas zwischen 1k und 10k. Je nach dem, ob ich Strom sparen muss, ob der Eingang kritisch ist, welche Werte in der Schaltung sowieso vorhanden sind, was man dem Treiber zumuten kann/darf/will, usw. > Ist der Schalter zu, dann fließt ein Strom zwischen +Pol und -Pol und > der Eingang "geht leer" aus. Ja, gut. Aber es ist nicht der Strom in den Eingang, sondern einfach die Spannung am Pin, was interessiert. In erster Näherung kannst du den Eingangsstrom auch mit Null ansetzen. > Den Eingangskondensator habe ich so verstanden, Ja, das hast du richtig verstanden. Aber wenn der Wert zu klein ist, dann dämpft er auch die mittleren Frequenzen; er wirkt immer als Hochpass. > Beste Grüße Beste Grüße zurück!
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Hallo HildeK, erst jetzt schaffe ich es dir zurückzuschreiben. Zunächst erst einen schönen Dank für deinen letzten Beitrag. Ich musste mich zunächst in den Sachverhalt JFET einarbeiten. Ich würde dich gerne konsultieren, weil ich wissen möchte, ob ich die Funktionsweise des JFETs in der Mikrofonkapsel verstanden habe. Ich schicke im Anhang ein Screenshot mit (wikipedia:Elektretmikrofon). Hierbei handelt es sich um eine Source Schaltung. > In der Elektretkapsel ist ein JFET eingebaut, dieser ist eine > spannungsgesteuerte Stromquelle. Der wechselnde Strom führt zu einer > Spannungsschwankung an diesem Widerstand. Das habe ich nach der Einarbeitung einigermaßen verstanden. Wird bei den meisten Mikrofontypen ein n-Kanal oder ein p-Kanal Typ verwendet? Spielt das für die Funktionsweise eine ausschlaggebende Rolle oder ist das Prinzip der beiden Typen gleich? Ich benötige also einen Strom zur Versorgung der Mikrofonkapsel IM. Außerdem regelt der JFET die Größe des Drainstroms ID mit Hilfe der vom Mikrofon erzeugten Spannung. Von der Mikrofonkapsel geht eine Spannung bzw. eine Spannungsschwankung aus. Diese liegt auch am Gate-Anschluss des Mikrofons an. Durch diese Spannungsschwankung wird die Sperrschicht des JFETs geändert. Bei einem JFET mit einer n-leitende-Kristallschicht ist die Sperrschicht breiter bzw. der Drainstrom ID schwächer, umso größer die Spannnung am Gate ist (vom Betrag her, da hier die Spannungsschwankung zwischen 0 und etwas im Minusbereich liegt). Der Drainstrom ID fließt also von U+ nach GND (technische Stromrichtung). Das heißt also, dass die Stromstärke, die durch den Arbeitswiderstand fließt, und somit auch der Spannungsabfall am Arbeitswiderstand variiert. Für die Serienschaltung in Form des Arbeitswiderstandes und des Mikrofons bedeutet das so viel wie, dass die auf der Änderung des Drainstroms beruhende Änderung des Spannungsabfalls am Arbeitswiderstand auch eine Änderung der am Mikrofon anliegenden Spannung zur Folge hat. Ist diese Beschreibung richtig bzw. brauchbar :-) ? Kann man also sagen, dass diese ganze Kausalkette (Spannungsschwankung am Gate -->Änderung ID --> Änderung der Spannung des Arbeitswiderstandes --> Änderung der Versorgungsspannung der Mikrofonkapsel ) im Endeffekt auf die Größe des Schalldruckpegels bzw. der Signalspannung zurückzuführen ist? Claude Juncker schrieb: >> Auch wenn wir uns auf die 0V geeinigt haben, das Mikro liefert sein >> Signal mit einem deutlichen DC-Offset ab. Der hängt sehr stark vom >> Arbeitswiderstand ab. Kann man den Arbeitspunkt des Mikrofons mit der am Mikrofon anliegenden Versorgungsspannung gleichsetzen? > Der Spannungsteiler aus FET und Arbeitswiderstand, wie oben beschrieben, > führt ja zu einem DC-Anteil am Mikrofonausgang. Im Idealfall 2V, wie im > Datenblatt empfohlen. Das ist für mich ein DC-Offset, den man vom > nachfolgenden Verstärker abtrennen muss. Sonst verschiebt er dessen > Arbeitspunkt. Und kann man diese am Mikrofon anliegende Versorgungsspannung als DC-Anteil betrachten? Ist also zusammengefasst folgendes in unserem Fall gültig: Arbeitspunkt des Mikros = DC - Offset des Mikrofons = am Mikrofon anliegende Versorgungsspannung ? Hier noch Mal einen Überblick über die wichtigen Informationen aus den DB der Mikrofonkapsel: Max. tolerierbare Versorugungsspannugn: 10 V Empfohlener Arbeitspunkt: 2 V Max. Stromverbrauch: 0,5 mV > Die Angabe im Datenblatt > lässt ja max. 10V zu, Arbeitspunkt sei bei 2V. Es ist ein max. Strom mit > 0,5mA angegeben. Also: probier mal 3V/2mA = 1,5kΩ als Arbeitswiderstand > an 5V. Ev. auf 1k reduzieren, wenn die 0,5mA nicht erreicht werden. Wie kommst du hier auf 3V/2mA, genauer gesagt auf 2mA. Das müsste ja nach meinem jetzigen Verständnis der Drainstrom ID sein bzw. der durch den Arbeitswiderstand fließende Strom. Stimmt an dieser Aussage etwas nicht? Mit deiner Rechnung bzw. mit der Festlegung des Arbeitswiderstandes auf 1.5k willst du doch dafür sorgen, dass das Mikro mit 5V-3V versorgt wird, da ja die empfohlene Betriebsspannung 2 V ist. Aber ich verstehe nicht, woher du die 2 mA hernimmst. > Das ist für mich ein DC-Offset, den man vom > nachfolgenden Verstärker abtrennen muss. Genau deshalb verwenden wir den Eingangskondensator. Ich weiß, dass ich mich damit wiederhole. Das erwähne ich jetzt nur noch Mal Vollständigkeit halber. >Sonst verschiebt er dessen Arbeitspunkt. Würde das ohne Eingangskondensator konkret so aussehen, dass die "Nullinie" von 2,5 V, die wir durch unseren am +Pol des OV (Single Supply 5V) anliegenden Spannungsteiler erzeugt haben, um 2V auf 4,5 V anheben würden? Freundliche Grüße Berus
Claude Juncker schrieb: > Wird bei den > meisten Mikrofontypen ein n-Kanal oder ein p-Kanal Typ verwendet? Meines Wissens sind das n-JFETs. p-JFETs sind sehr selten und müssten mit der Drain in Richtung GND betrieben werden, also das Ganze auf VCC bezogen bzw man bräuchte eine negative Spannung zur Versorgung. In deinem kleinen Schaltbild vom Mikro sollte noch ein Widerstand zwischen dem Source-Pin und GND sein. Das Gate muss gegenüber Source etwas negativ vorgespannt sein und das geschieht dadurch, dass man mit dem Widerstand das Source-Potenzial anhebt. Siehe: http://www.mikrocontroller.net/attachment/96946/SShot92-LTspice_IV_-__Mikroverst__rker.asc_.png Auch ist auch noch ein sehr hochohmiger zwischen Gate und GND. Normalerweise schaue ich in die Kapseln nicht hinein - denn danach ist sie kaputt. > Ist diese Beschreibung richtig bzw. brauchbar :-) ? Ich konnte beim kurzen Anschauen keinen direkten Fehler erkennen. > auch eine Änderung der am Mikrofon anliegenden Spannung zur Folge hat. Was meinst du Mikrofon? Die gesamte Kapsel oder nur den Schallwandler. Die Stromänderung wird natürlich eine Spannungsänderung am Drain zur Folge haben, denn wenn z.B. mehr Strom durch den Arbeitswiderstand fließt, dann fällt dort mehr Spannung ab und folglich an der Drain weniger. > Kann man also sagen, dass ... > ... auf die Größe des Schalldruckpegels bzw. der Signalspannung > zurückzuführen ist? Ja. > Kann man den Arbeitspunkt des Mikrofons mit der am Mikrofon anliegenden > Versorgungsspannung gleichsetzen? Es ist die Spannung an Drain. Ich würde sie nicht als Versorgungsspannung bezeichnen - die liegt auf der andern Seite des Arbeitswidertandes an. > Arbeitspunkt des Mikros = DC - Offset des Mikrofons = am Mikrofon > anliegende Versorgungsspannung Ja. Bis auf das letzte Wort: nur "Spannung"! > Wie kommst du hier auf 3V/2mA, genauer gesagt auf 2mA. > Aber ich verstehe nicht, woher du die 2 mA hernimmst. Weiß ich nicht mehr, da habe ich wohl was verwechselt - ja, die 0,5mA sind richtig. Sorry für die Verwirrung, die ich gestiftet habe :-). > Würde das ohne Eingangskondensator konkret so aussehen, dass die > "Nullinie" von 2,5 V, die wir durch unseren am +Pol des OV (Single > Supply 5V) anliegenden Spannungsteiler erzeugt haben, um 2V auf 4,5 V > anheben würden? Nein. Die Spannungen addieren sich nicht, sondern die von R1 und R2 vorgegebene Mitte würde durch den deutlich kleineren Arbeitswiderstand einfach weitgehend überstimmt werden. Aber: Du würdest den DC-Anteil vom Mikrofon einfach über die Operationsverstärker weitergeben. Da die Verstärkung für Gleichspannung über die Stufen hinweg auf 1 bleibt, würde das auch gehen. Das Hauptproblem ist aber, dass dieser DC-Anteil vom Mikrofon nicht sehr stabil sein wird bzw. etwas schwierig einzustellen ist. Da ist es leichter, die DC abzutrennen und selbst eine zu erzeugen - wie am Eingang des ersten OPAs mit R1 und R2 geschehen. Das Mikrofon funktioniert sicherlich bei 1.5V oder auch bei 4V DC an der Drain - du brauchst ja nur ein wenig Luft, dass die 12mV (woher kommt der Wert eigentlich?) vom Mikrofon nicht anecken. Aber bei den OPAs würde der Offset ja auch so ankommen und nach der Verstärkung will man zwischen VCC und GND möglichst gut in der Mitte liegen. Deshalb würde ich auch nur grob rechnen (gut ich war zu grob) und ggf. den Arbeitswiderstand danach ggf. noch anpassen. Also: Startpunkt (5V-2V)/0.5mA = 6kΩ. Nimm 5k6Ω oder besser 6k8Ω. Wahrscheinlich fließen die 0,5mA gar nicht - im DB steht max. 0,5mA, dann wird der Widerstand größer sein müssen. Außerdem: je größer der Arbeitswiderstand desto größer das Ausgangssignal. Wenn das nicht in Serie gehen soll, dann mach einfach ein paar einfache Messungen mit verschiedenen Widerständen zwischen 2k und 10k und finde so den richtigen Wert. Wenn es in Serie gehen soll, dann muss der Hersteller nach den Toleranzen seines Bauteils befragt werden.
Hallo HildeK, danke für deinen letzten Beitrag. Er hat mich in bestimmten Sachen bestätigt und in anderen Sachen hat er mir Klarheit verschafft. Sind die Widerstände zwischen GND und Source und GND und Gate nicht normalerweise in der Mikrofonkapsel integriert? Ich habe also in meinem letzten Beitrag die Versorgungsspannung mit der Drainspannung verwechselt. HildeK schrieb: > je größer der Arbeitswiderstand desto > größer das Ausgangssignal. Das habe ich nicht ganz verstanden. Wie hängt den der Arbeitswiderstand mit dem Ausgangssignal zusammen? HildeK schrieb: > Wenn es in Serie gehen soll, dann muss der Hersteller nach den > Toleranzen seines Bauteils befragt werden. Was genau meinst du damit?
Claude Juncker schrieb: > Sind die Widerstände zwischen GND und Source und GND und Gate nicht > normalerweise in der Mikrofonkapsel integriert? Ja, sind sie. Aber in deinem Bild waren sie überhaupt nicht vorhanden. Also: entweder die Elektretkapsel als Black Box zeichnen oder auch diese Bauteile andeuten. Ja, ist ein wenig akademisch, der jFET braucht den aber ... Außerdem gibt es auch Elektretkapseln mit drei Anschlüssen, da ist die Source direkt herausgeführt und muss mit einem Widerstand und ev. C parallel dazu beschaltet werden. >> je größer der Arbeitswiderstand desto >> größer das Ausgangssignal. > > Das habe ich nicht ganz verstanden. Wie hängt den der Arbeitswiderstand > mit dem Ausgangssignal zusammen? Naja, ich habe ja schon mal geschrieben, dass der jFET eine spannungsgesteuerte Stromquelle ist. Wenn nun eine Eingangssignal am jFET eine bestimmte Stromänderung hervorruft, so fließt dieser Strom auch durch den Arbeitswiderstand. Dann ist der Spannungsabfall an diesem eben größer, wenn der Widerstand größer wird. >> Wenn es in Serie gehen soll, dann muss der Hersteller nach den >> Toleranzen seines Bauteils befragt werden. > > Was genau meinst du damit? Nun, ich hab bei den Schaltungen mit jFETs so in Erinnerung, dass hier auch größere Exemplarstreuungen vorhanden sein können. Ich hatte dir ja vorgeschlagen, den Arbeitswiderstand experimentell zu optimieren. Bei Einzelstücken kein Problem. Wenn so eine Schaltung aber vielfach gefertigt werden soll, ist ein Abgleich nicht mehr bezahlbar, dann muss man die möglichen Streuungen genau ausloten. Dazu muss der Hersteller auch mal die Hose runterlassen ...
Hallo HildeK, > > entweder die Elektretkapsel als Black Box zeichnen... ja, da hast du Recht. Wenn ich schon die Blackbox graphisch darstelle, dann sollte ich es vollständig machen. Wir machen hier keine halbe Sachen :-) > Außerdem gibt es auch Elektretkapseln mit drei Anschlüssen, da ist die > Source direkt herausgeführt und muss mit einem Widerstand und ev. C > parallel dazu beschaltet werden. Das zu wissen, könnte mir irgendwann behilflich sein. >. Dann ist der Spannungsabfall an diesem > eben größer, wenn der Widerstand größer wird. Ja klar...Darauf hätte ich auch selber kommen können. Danke hierfür. >.Ich hatte dir ja > vorgeschlagen, den Arbeitswiderstand experimentell zu optimieren. Bei > Einzelstücken kein Problem. Das kann ich machen, da ich dieses Projekt nur ein Mal realisieren möchte. HildeK? Ich glaube offen gesagt, dass wir die Hauptarbeit an dem Schaltplan erledigt habe. Ich meine, dass ich dies bezogen jetzt grob weiß wie ich ihn umsetzen soll. Das verdanke ich vorallem deiner Hilfe. Ich würde dich noch Mal anschreiben, wenn es dazu Probleme geben sollte. Hildek? Ich habe jetzt ein ganz anderes Problem, woraus ich nicht ganz klug werde. Wie du weißt, wollte ich unsere Mikrofon an einen uC anschließen. Allerdings hat mir Jobst M. den PCM vorgeschlagen. Ich meine, dass das DB mehrdeutig ist oder es etwas gibt, dass ich nicht kenne und es mir deshalb zwei deutig erscheint. Es handelt sich um Dezimation. Ich habe das Konzept davon noch nicht ganz dirchschaut. Ich glaube, dass liegt am Mangel an Abhandlungen zu diesem Thema in Internet. Auch hier auf dem Forum habe ich mich umgesehen. Das hat mir kaum etwas genützt. Ich nehme an, dass du damit schon mal konfrontiert wurdest - das kann ich mir gut vorstellen. Die Dezimation beruht auf einem digitalen Anti Aliasing Filter und einem "Abwärtszahler".Ich glaube, dass es so heißt. Davor ist noch ein analoges Tiefpass geschalten. Und zwischen dem analogen und digitalem Filter liegt noch ein ADC dazwischen. Also: a. TP --> ADC --> digi. TP --> "Abwärtszahler". Der ADC übersampelt das analoge Signal mit der Abtastrate fos (überabtastende Frequenz). Danach filtert der digi TP mit fg (<fs/2 (fs...samplerate)) bevor der Abwärtszahler nur jedes x. Sample durchnässt, so dass dadurch die Samplerate fs gegeben ist. Da ich das nicht wirklich verstehe, ist meine oben angeführte Darstellung der Dezimation höchstwahrscheinlich falsch. In dem gleichrn Zusammenhang habe ich gelesen, dass die Dezimation dafur sorgt, dass man geringer Anforderungen an den analogen Filter stellen kann, insbesondere an die Steilheit des TP. Gilt das auch für den Wert der fg des analogen TP? Was meine ich damit fragst du evtl.. ich frage im Grunde genommen, ob man die fg des a. TP. bei z.B.: 1000Hz ansetzen kann und man durch die Überabtastung und den digitalen Filter plus Abwärtszahler am Ende trotzem ein Signal mit einer Bandbreite von bis zu 10kHz herausbekommt? Das hört sich für mich irgendwie nach Zauberei/Unsinn an, aber ich werde das Gefühl nicht los, dass es wirklich so ist. Kannst du mir das erklären oder einen aufschlussreichen Text dazu senden. Ich komme irgendwie an dieser Stelle nicht weiter. FG Berus
Hallo HildeK, meine obige Frage hat sich zwar nicht aufgeklärt aber erledigt. Da der PCM meines Wissens nach wegen seiner zu tiefen Grenzfrequenz ungeeignet ist, bleibe ich doch beim uC. Noch mal tausend Danke für deine andauernde Hilfeleistung. Ohne dich wäre ich noch lange nicht so weit wie ich es jetzt bin. Du warst sehr ausdauernd, geduldig und sehr umgänglich mit mir selbst als ich unqualifizierte Fragen gestellt habe. Von dir zu lernen war mir ein Vergnügen. Freundliche Grüße Berus
Freut mich zu hören, dass ich dir helfen konnte. Und wenn du was gelernt hast, dann sind meine Bemühungen auch nicht vergeblich gewesen. Mach weiter so. Noch ein paar Bemerkungen zu eine deiner letzten Aussagen: (übrigens: den Begriff "Abwärtszahler" kenne ich nicht, wo hast du denn den her?) Claude Juncker schrieb: > ich frage > im Grunde genommen, ob man die fg des a. TP. bei z.B.: 1000Hz ansetzen > kann und man durch die Überabtastung und den digitalen Filter plus > Abwärtszahler am Ende trotzem ein Signal mit einer Bandbreite von bis zu > 10kHz herausbekommt? Das geht sicher nicht! Aus meinen folgenden Ausführungen sollte hoffentlich klar werden, dass hier ein klares 'Nein' als Antwort kommen muss! Überabtastung wendet man u.A. deshalb an, weil man heutzutage in einem integrierten Baustein leichter und präziser digital filtern kann als analog. Dabei wird folgendermaßen vorgegangen: Ausgangspunkt ist die gewünschte analoge Bandbreite fg, die AD-gewandelt werden soll. Konventionell muss man einen Tiefpass vorschalten, der bei der halben Abtastfrequenz (fa/2) ausreichend dämpft. Wenn der Abstand zwischen der analogen Frequenzgrenze und fa/2 groß ist, dann ist der Aufwand für den TP gering. Gleichzeitig will man fa nicht zu groß wählen, weil sonst die Datenrate entsprechend ansteigt. D.h. fa/2 will man nur wenig größer haben als fg. Das erhöht die Anforderungen an den TP, der bei fg noch nicht dämpfen soll, bei fa/2 aber u.U. schon einige zig dB haben muss. Ein Ausweg ist die Überabtastung. Wählt man z.B. die zehnfache Abtastfrequenz, dann muss erst bei der fünffachen fg ausreichend Dämpfung beim TP vorhanden sein. Der Grad des TP-Filters kann also deutlich kleiner sein ohne dass man mit Aliasing-Effekten kämpfen muss. Um aber wieder auf die ursprünglich gewünschte Abtastfrequenz zu kommen, wird eine Dezimation notwendig - Downsampling, oder auf Deutsch: Abtastratenwandlung. Für ganzzahlige Faktoren ist das ganz einfach: man nimmt nur jeden n. Abtastwert und lässt die anderen einfach unter den Tisch fallen. Das kann man aber nur machen, wenn vorher ein Tiefpass auf das ursprüngliche fa/2 angewendet worden ist - und den realisiert man dann digital, was eben in einem integrierten Baustein nur relativ wenig Aufwand erfordert. Zahlenbeispiel aus der Audiotechnik: Du hast ein analoges Signal mit Frequenzen bis 20kHz. Als Abtastfrequenz wählst du (CD-konform) 44.1kHz. Dann musst du einen TP als Anti-Aliasing-Filter realisieren, der bei 20kHz kaum Dämpfung, bei 22.05kHz jedoch schon 80dB oder mehr haben sollte. Gut, der Signalanteil in Audiosignalen ist bei 20kHz nicht mehr sehr hoch, daher könnte man etwas lockerer sein mit den Forderungen. Trotzdem: dieses Filter wird sehr aufwändig in analoger Realisierung. Nimmst du jedoch für fa 441 kHz, dann muss dein TP erst bei 220.5 kHz diese Dämpfung haben. Man sieht schon: das geht wesentlich leichter. Wird jetzt digitalisiert, so ist in der digitalen Repräsentation natürlich ein Band bis 220.5kHz enthalten, das man jetzt mit einem aufwändigen digitalen Filter auf die 20 kHz begrenzen wird. Auch das muss die o.g. Dämpfung bei 22.05kHz aufweisen und erfordert eben Aufwand in der digitalen Technik, wie gesagt, in einem IC leichter zu realisieren. Erst jetzt lässt man 9 von 10 Abtastwerten unter den Tisch fallen (Dezimation) und hätte das gewünschte digitale Signal mit 44.1kHz Abtastfrequenz.
HildeK, Du hast den Anschluss verpasst - er fängt schon wieder von vorn an: Beitrag "Ist die Abtastrate zu gering?" Gruß Jobst
Hallo HildeK, für deine ausführliche Erklärung brauche ich noch etwas mehr Zeit zum Nachdenken - das ist für einen "Neuling" kompliziert. Ich hoffe das ich das morgen begriffen haben werde. Ich meld mich sobald mir das eingegangen ist. Bis dann Berus
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