Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

[Bumbum]

...mir ist aufgefallen, dass das Eingangssignal an Pin 5 bereits einen DC-Offset hat. Mein Messbereich war wohl zu groß. So sieht das Signal an Pin 5 mit 500 mV/Div aus:

Ich habe jetzt noch mal folgendes versucht: C12 gebrückt, R18 gebrückt, R34 geändert auf 100k, V6 ausgelötet. Alle Änderungen immer einzeln, aber am Signal an Pin 5 hat sich dabei nichts verändert.

[vobs]

Warum ist das Ausgangssignal schon mit DC-Offset? Wo ist hier der Denkfehler? Nimmt mir der OP die unsymmetrische Versorgungsspannung übel?

Der Input Bias Current des OPs ist sehr hoch. Sorge dafür das beide Eingänge des OPs mit dem gleichen (wirksammen) Widerstand beschaltet sind. Derzeit hast Du 470k am + und 15k am - .

Das ist eine heftige Unsymmetrie!

Grüßle,
Volker

[Bumbum]

Hallo Volker,

das Thema Input Bias ist mir bisher bei OPs nicht bekannt. Deshalb habe ich etwas "gegoogelt". Es scheint tatsächlich einen Einfluss auf den DC-Input zu haben. Ich habe aber mal beide Datenblätter verglichen. Der Input-Bias ist beim NE5532 und 25 °C der gleiche wie beim TL974: 200 nA. Und ich habe R34 ja schon einmal auf 100k reduziert. Messtechnsich hat sich dabei überhaupt nichts verändert. Trotzdem werde ich deinen Vorschlag gerne versuchen, um wieder etwas zu lernen. Was würdet ihr empfehlen auf welchen Wert ich ca. landen sollte? Bei Audio-Schaltungen habe ich mal gehört, dass man einen Eingangswiderstand zwischen 10k und 50k anstrebt. Ich würde deshalb mal 15 k für R34 testen und alternativ 47 k für R34, 68k für R30 und 150k für R22.

Viele Grüße
Andreas

[Bumbum]

Guten Morgen,

ich habe für R34 mal 18k eingelötet (15k hatte ich nicht hier) und es funktioniert. Das DC-Offset ist weg und alle Stufen funktionieren wie erwartet. Vielen Dank vobs für den Hinweis. Bleibt noch die Frage, welchen Eingangswiderstand man anstreben sollte?

Der erste Soundcheck am Labornetzteil war einwandfrei. Keine Störgeräusche, keine direktoffensichtlichen Frequenzgangverbiegungen. Der zweite Test war dann ernüchternd. Am Original Alexa 12V-Netzteil brummt die Schaltung. Und wenn ich die Alexa mit Strom + Audio anschließe kommt noch ein Pfeifen dazu. Ich habe mal beide Geräusche aufgenommmen:

Störgeräusch ohne Alexa.m4a

(31.3 KiB) 16-mal heruntergeladen

Störgeräusch mit Alexa.m4a

(36.03 KiB) 15-mal heruntergeladen

Wenn ich das Alexa-Netzteil wieder zu meinem Labornetzteil tausche ist das Brummen weg, aber das Pfeifen bleibt. Sinn der Änderung war aber ein Netzteil zu sparen...

Das Brummen könnte ich durch ein anderes (neues) Netzteil lösen. Aber vielleicht hat jemand eine Idee, was die Ursache sein könnte und wie ich das wegbekomme. Für das Pfeifen habe ich gar keine Idee. Durch die Kondensatoren am Audio-Eingang sowohl in Masse als auch in Signal-Leitung sollte hier doch keine Schleife entstehen?

In folgendem Beitrag ist die aktuelle Schaltung, bis auf die Änderung der 470k Widerstände auf 18k:

viewtopic.php?f=14&t=20232&start=25#p438170

Viele Grüße
Andreas

[vobs]

ich habe für R34 mal 18k eingelötet (15k hatte ich nicht hier) und es funktioniert. Das DC-Offset ist weg und alle Stufen funktionieren wie erwartet. Vielen Dank vobs für den Hinweis. Bleibt noch die Frage, welchen Eingangswiderstand man anstreben sollte?

Gerne! Diese Grundlagen wurden mir im Rahmen des Studiums eingebläut und seither achte ich bei der Dimensionierung meiner OP-Schaltungen auf diese Randbedingungen, da das idR. auch nichts kostet.

Die Ein- und Ausgangswiderstände bei den HiFi Line-Anschlüssen liegen m.W. bei ca. 50 kOhm. In dieser Größenordnung würde ich mich dann auch bewegen für eine solche Applikation.

Ein weiteres potentielles Problem ist mir bei Deiner Schaltung aufgefallen: Ob die Verwendung eines Festspannungsreglers für die Erzeugung der virtuellen Masse sinnvoll ist, bezweifle ich, denn der Regler kann am Ausgang keinen Strom aufnehmen. Ein simpler Operationsverstärker wäre da m.E. sinnvoller. Das könnte auch die Ursache für die von Dir erwähnten Störgeräusche sein. Wenn die Signalquelle über ein Schaltnetzteil versorgt wird, dann würde ich auf deren Masse jede Menge "AC-Schweinereien" vermuten. Evtl. ließe sich das mit einem Lastwiderstand am Ausgang des Linearreglers beheben.
Besser wäre aber sicherlich eine Zwei-Quadranten-Quelle für die virtuelle Masse.

Grüßle,
Volker.

[Bumbum]

Hallo Volker,

die Last soll ja noch kommen in Form eines µC zur Signalerkennung. Zwei Fligen mit einer Klappe. Die Schaltung werde ich mal als nächstes grob Zusammenhäckeln und als "Last" dranhängen.

Viele Grüße
Andreas

[Bastelbruder]

Als Zweiquadranten-Spannungshalbierer aka künstliche Masse ist bis 12 V ein 386 recht gut geeignet. Außer den sowieso in der Schaltung schon vorhandenen Kondensatoren wird wirklich bloß der LM benötigt.

[Roehricht]

Hallo,

das Thema Input Bias ist mir bisher bei OPs nicht bekannt.

Also mit Bias meint man ja Vorspannung, das braucht man hier nicht.
Man muss Ub 1/2 am Eingang haben damit der OpAmp in beide Richtungen gesteuert werden kann. Angsthsen bauen ein Elko an Ausgang. Somit langen zB 2x 47k an + IC gegen UB und 0V(-)

73
Wolfgang

[vobs]

Also mit Bias meint man ja Vorspannung, das braucht man hier nicht.

TI meint mit diesem, m.M. nach recht unglücklichen Begriff aber etwas anderes:
https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/ ... nt-and-why

Ich würde das als Leckstrom bezeichnen, aber deutsch ist ja leider in der Technik mittlerweile so was von out

Grüßle,
Volker

[Bastelbruder]

In Leo ist das folgendermaßen übersetzt:

to bias | biased, biased / biassed, biassed | [ELEKT.][ING.] = vorspannen | spannte vor, vorgespannt |

Ich denke daß das deutsche Wort "Vorspannung" einst ziemlich verständlich gewesen sein dürfte. Jaja, Sprache und Kultur liegen im Sterben.

Das ist der (Basis-)Ruhestrom, den jeder bipolare Transistor braucht. Der 741 hat 80 nA benötigt, der 324 bloß noch 45 nA, modernere (modern kommt von Mode) OpAmps brauchen oft deutlich mehr (TL974 und TL5532 200 nA).
Der zunehmende Strom rauscht immer stärker, dafür wird das abnehmende Spannungsrauschen im Datenblatt immer weiter hervorgehoben. Hervorgelogen? Irgendwo muß man Kompromisse eingehen, wenn man Teufel und Beelzebub in den Ring läßt.

Mit Mathematik läßt sich da was optimieren. Auch mit Spice. Aber immer dran denken daß die Ergebnisse bloß so gut sind wie die verwendeten Modelle. Und da biegen sich die Zehennägel ...

[Bumbum]

Guten Morgen Bastelbruder,

wenn der Ruhestrom meines gewählten TL974 zu hoch ist, hast du einen anderen Vorschlag, der auch Rail-2-Rail kann?

Ich habe endlich meine µC Schaltung zusammengestrickt. Das Pfeifen ist jetzt weg. Das Brummen mit Amazon-Netzteil ist noch da. Das werde cich wohl tauschen müssen.

Allerdings gibts jetzt ein neues Problem. Beide Mix-Eingänge meiner Schaltung funktionieren einwandfrei, egal ob ich daran PC, Handy oder Alexa anschließe. Auch das mixen funktioniert hervorragend und augenscheinlich ohne weitere Strörungen des Signals.
Dies gilt allerdings nur, wenn ich für Alexa und meine Schaltung ein eigenes Netzteil verwende. Ziel der V2 Schaltung war es ja nur das Alexa-Netzteil zu verwenden. Deshalb auch die Kondensatoren in den Masse-Leitungen zur galvanishen Entkopplung der virtuellen Masse und der ganze andere daraus resultierende Trouble.
Dies scheint aber nicht zu funktionieren. Wenn ich sowohl die Versorgungsspannung als auch Audio der Alexa mit meiner Schaltung verbinde erkennt die Alexa den Audio-Anschluss gar nicht mehr (spielt weiterhin über den integrierten Lautsprecher) und die andere Quelle ist nur noch auf einem Kanal und leiser vorhanden. Dabei ist auf einem Eingang der linke Kanal betroffen und wenn ich beide Eingänge tausche der rechte. Mir stehen gerade Fragezeichen über dem Kopf. Hat jemand eine Idee, was nun schon wieder schief laufen könnte?

Viele Grüße
Andreas

[ferdimh]

Bei "Audiophil" halte ich normalerweise die Klappe, weil ich davon keine Ahnung habe.
Wenn es aber stattdessen um vernünftige Signalqualität geht, können wir darüber reden:
Die Masseleitungen mit Kondensatoren (oder anderen beliebigen Impedanzen) auftrennen ist eine unglaublich schlechte Idee.
Das Nutzsignal weiß davon nichts, also nimmst du dem ganzen Gebilde jede Chance darauf, die Massepotentiale der einzelnen Geräte anzugleichen.
Wenn die Trivialmethode (masseverbindungen so stramm wie möglich) nicht ausreicht, geht an symmetrischen Eingängen kein Weg vorbei.
Das kann man auch mit "normalen" Kabeln nutzen, indem man den Schirm eingangsseitig nicht auf Masse legt, sondern über 100 Ohm Parallel 1nF.
Das Signal muss dann nach der obligatorischen 1K/100p-Filterung mit einem Differenzverstärker zwischen Schirm und Innenleiter abgenommen werden.

Alternativ (und eigentlich besser, aber teurer und schwerer zu schirmen) wäre, alle Eingänge über Übertrager zu führen. Dann ist definitiv Ruhe.