Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Logarithmierer mit SA604A (NXP AN1991): Welche Kondensatoren?


von Thomas S. (schlot)


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Hallo zusammen,

ich möchte den Ausgang eines Elektretmikrofons logarithmieren und dann 
mit dem ADC eines Mikrocontrollers einlesen.

NXP hat eine super Application Note dazu, die AN1991, die hier im Forum 
schon einige Male diskutiert wurde. Dort wird der RSSI-Stromausgang des 
SA604A verwendet, um die Logarithmierung auszugeben. Da ich mit diesem 
Bauteil noch nie gearbeitet habe:

- Sollte ich das Signal des Elektretmikrofons durch einen 
Impedanzwandler schicken oder direkt über einen Kondensator ankoppeln? 
In der NXP Community gibt es einen Post, der einen direkten Anschluss 
empfiehlt, aber ohne Begründung oder weitere Infos.

- Welche Kondensatortypen sollte ich verwenden?
=> Der Kondensator, um die Versorgung zu entkoppeln, sollte laut 
Datenblatt ein Tantal mit sehr niedrigem ESR sein; dort wird aber denke 
ich von HF-Verarbeitung ausgegangen. Tut es für NF ein Alu-Elko? Was 
gibt es zu beachten?
=> Die vielen Koppel- und Entkoppelkondensatoren im Signalpfad sind alle 
im Bereich einiger 10 uF. Sollen das Al-Elkos sein? Tantal? Egal? Wonach 
entscheide ich das?

Ich habe die Frage schon in der NXP-Community zu dieser Application Note 
gestellt, bekomme jedoch seit Monaten keine Antwort. Vielleicht hat hier 
schon mal jemand die AN1991 verwendet und kann mir Licht ins Dunkel 
bringen?

Danke & Gruß
Thomas

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,


die 10µF und 33µF sind alle gepolt außer an Pin12, also würde ich Elkos 
einsetzen. Die 0,1µF und 1µF und 15nF würde ich Folienkondensatoren 
verwenden, keine Vielschicht-Typen. An Pin12 scheint wohl ein 10µF 
Folienkondensator angesagt zu sein. Mich wudert, daß an Pin3 keine 100nF 
eingezeichnet sind.


MfG

von Jens G. (jensig)


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>- Sollte ich das Signal des Elektretmikrofons durch einen
>Impedanzwandler schicken oder direkt über einen Kondensator ankoppeln?
>In der NXP Community gibt es einen Post, der einen direkten Anschluss
>empfiehlt, aber ohne Begründung oder weitere Infos.

Ja, Impedanzwandler ist eher unnötig. Der SA604 soll über 50kOhm 
Eingangsimpedanz haben. Das sollte normale Elektrets nicht wesentlich 
belasten.

>- Welche Kondensatortypen sollte ich verwenden?

Die Cs, die der Abblockung dienen, würde ich grundsätzlich in Keramik 
ausführen. Und wenn es doch ein Elko sein soll, dann parallel noch dazu 
100n Keramik oder so. Also alles, was an Pins 10, 11, 1, 15, 4 hängt.
Die Signalkoppel-Cs sind eher unkritisch, könnten also Elkos sein.
Auch wenn es nur um Audio-Frequenzen geht, so ist der IC doch ein 
HF-Bauteil, welcher intern mit 10GHz-Technologie arbeitet (um das hohe 
Gain-Bandwith-Produkt zu erreichen). Also muß das Layout gewissen 
HF-Ansprüchen genügen, damit der nicht im HF-Bereich schwingt, und den 
RSSI auf Anschlag treibt. Man sollte sich da schon an den Vorschlag im 
Datenblatt des SA604 orientieren, bzw. die Hinweise dort beachten.

von Thomas S. (schlot)


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Christian S. schrieb:
> Die 0,1µF und 1µF und 15nF würde ich Folienkondensatoren verwenden,
> keine Vielschicht-Typen. An Pin12 scheint wohl ein 10µF
> Folienkondensator angesagt zu sein.

Folienkondensatoren kenne ich im Audiobereich, weil man damit keinen 
Piezoeffekt hat und weil man damit weniger Verzerrungen bekommt, 
richtig?
In dieser Schaltung wird das eigentliche Audiosignal verworfen (es hört 
niemand an), sondern nur der Pegel ausgewertet und da kommt es mir nicht 
mal auf besondere Präzision an. Gibt es trotzdem einen Grund für Folie?

Jens G. schrieb:
> Die Cs, die der Abblockung dienen, würde ich grundsätzlich in Keramik
> ausführen.

10 uF Keramik bekommt man ja bei den Spannungen als 0805 oder 1206, das 
wäre in Ordnung.

Oder Tantalpolymer, falls es um den niedrigen ESR geht? Ich meine mich 
zu erinnern, das Datenblatt zum IC habe zum Abblocken an Pin 4 einen 
erwähnt.

Kann es sein, dass der Autor bei all den gepolten Kondensatoren an 
Tantal gedacht hat?

Fazit: Vorzugsweise Tantal oder einfach MLCC und gut ist?

> Also muß das Layout gewissen HF-Ansprüchen genügen, damit der nicht im
> HF-Bereich schwingt, und den RSSI auf Anschlag treibt.

Verstehe. Das ist die Begründung, nach der ich gesucht habe.

von Jens G. (jensig)


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Thomas S. (schlot)

>mal auf besondere Präzision an. Gibt es trotzdem einen Grund für Folie?

Nein.

>Jens G. schrieb:
>> Die Cs, die der Abblockung dienen, würde ich grundsätzlich in Keramik
>> ausführen.

>10 uF Keramik bekommt man ja bei den Spannungen als 0805 oder 1206, das
>wäre in Ordnung.

Ja.

>Oder Tantalpolymer, falls es um den niedrigen ESR geht? Ich meine mich
>zu erinnern, das Datenblatt zum IC habe zum Abblocken an Pin 4 einen
>erwähnt.

Ja, aber zusätzlich eben noch einen kleineren Keramik (stand wohl auch 
im DB drin)

>Kann es sein, dass der Autor bei all den gepolten Kondensatoren an
>Tantal gedacht hat?

Möglich.

>Fazit: Vorzugsweise Tantal oder einfach MLCC und gut ist?

Also da es MLCC heutzutage auch im µF-Bereich in Klein gibt, und da es 
eine HF-Schaltung ist (wenn auch nur im Audiobereich genutzt), und nicht 
auf niedrige Verzerrungen ankommt, würde ich Tantals links liegen 
lassen, und nur MLCC nehmen (der Hinweis auf die Tantals stammt noch aus 
früheren Zeiten, aus denen eigentlich auch der SA604 stammt, es aber 
noch nicht so die MLCC im µF-Bereich gab)

von Thomas S. (schlot)


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Alles klar, das hilft mir weiter. Dann bestücke ich alles mit MLCCs 
außer vielleicht den 33 uF am Eingang.

Danke für Eure Antworten!

von Thomas S. (schlot)


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Sorry für den Doppelpost, aber ich war zu langsam zum editieren.

Eine Frage noch: Die AN1991 zeigt am Eingang einen gepolten Kondensator 
mit 33 uF, die positive Seite zeigt zum Eingang des SA604A. Dabei geht 
man an der offenen Klemme an diesem Eingang wohl von einem bereits 
AC-gekoppelten Signal aus.

Wenn ich nun ein Elektretmikrofon anschließe mit einem 2k2 Widerstand 
nach VCC5, dann habe ich ja dort eine Vorspannung von 5V, die vom FET in 
der Elektretkapsel "heruntergezogen" wird. Die Ausgangsspannung der 
Elektretkapsel liegt also irgendwo zwischen 0 und 5 V.

Welches Potential kann ich am Eingang des IC erwarten, um den Elko nicht 
verpolt zu betreiben?

Oder ist das am Ende so gedacht, dass ich schon eine AC-Kopplung mit 
einem weiteren Kondensator und einem hochohmigen Widerstand nach Masse 
noch vor dem 33 uF-Kondensator vorsehen sollte?

von Jens G. (jensig)


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Ich würde dort aufgrund dieser Ungewißheit mit der Polarität gar keinen 
gepolten C reinbauen, auch wenn die meistens Elkos 2-3V Falschpolung auf 
die Dauer aushalten (ist in manchen derer Datenblätter extra 
spezifiziert).
Ich würde einfach einen MLCC reinbauen, und da 33µ in Zusammenhang mit 
den 50kOhm Eingangs-R des SA604 ohnehin eine sinnlos tiefe Grenzfrequenz 
ergeben würden (wenn ich mich nicht verrechnet habe, liegt die fu schon 
weit unter 1Hz), würde ich da einfach max. 1µF MLCC reinbauen, was dann 
um die 10Hz ergeben sollte (sollte genau so auch bei den anderen Koppel- 
und  Entkoppel-Cs reichen).

von Thomas S. (schlot)


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Genau so habe ich das schon im Schaltplan, wollte es nur nochmal von 
jemanden mit Ahnung hören. :)
Ich hatte 10 uF MLCC genommen, weil ich davon ja ohnehin einige 
bestelle.

Danke sehr für die Klärung!

von Pandur S. (jetztnicht)


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Auf keinen Fall einen Elko. Der Leckstrom ergibt einen minimalen 
Signallevel, als Offset.

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