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

Der chaotische Hauptfaden

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

Beitrag von Finger »

OK, ändere mal testweise deine Schaltung dahingehend. Ich bin zwar nicht der große Analogiker, aber zum einen sind die Rückkopplungswiderstände überflüssig und zum anderen fehlt mir bei der Addition der Ströme aus den beiden Spannungsfolgern das Bezugspotential. Durch den nachgeschalteten OP wird das angehoben...
schalt.jpg
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bastelbruder »

Wenn man nichtinvertierenden Eingängen keine Gleichspannungsreferenz mitgibt, laufen die Opamps an einen Anschlag und fertig.
Der Fehler ist in den ziemlich unnötigen Vorstufen zu finden.

Je nach benötigtem biasstrom sollte muß maximal 1 Megohm von den Eingängen zur Mitte der Betriebsspannungen (auch Masse genannt).
Die oben vorgeschlagene Schaltungsänderung funktioniert nicht.
Robby_DG0ROB
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Robby_DG0ROB »

Bastelbruder hat geschrieben: Fr 23. Sep 2022, 12:45Mitte der Betriebsspannungen (auch Masse genannt).
Von Massepotential an dieser Stelle spricht man nur, wenn man symmetrische Spannungen hat. Die halbe Spannung gilt (über R-Teiler abgegriffen), wenn es nur eine massebezogene Spannung gibt.
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bumbum »

Hallo,
Finger hat geschrieben: Fr 23. Sep 2022, 10:35 ...aber zum einen sind die Rückkopplungswiderstände überflüssig...
In meinem ursprünglichen Schaltungsentwurf im ersten Posting sind diese auch tatsächlich gar nicht vorhanden. Im Thema wurde dann darauf aufmerksam gemacht, dass eine kleine Eingangsverstärkung den Signal-/Rauschabstand der restlichen Schaltung verbessern könnte. Deshalb habe ich hier mal einen Verstärker vorgesehen.
Finger hat geschrieben: Fr 23. Sep 2022, 10:35 ...und zum anderen fehlt mir bei der Addition der Ströme aus den beiden Spannungsfolgern das Bezugspotential...
Das sollte eigentlich die Leerbuchschaltung für einen Summenverstärker sein und auch die Schaltung, wie Sie Bastelbruder vorgeschlagen hat?

Ich habe aber deine Vorschläge natürlich probiert. Beide einzeln und auch zusammen. Es hat sich bei allen 3 Messungen absolut nichts verändert.

Ich habe deshalb beschlossen mich erst einmal auf die Eingangsstufe zu konzentrieren. Ich habe deshalb R5, V6 unc C29 ausgelötet. Das DC-Offset gemessen an Pin 1 von A1 bleibt aber. Ich habe deshalb noch einmal die Versorungsspannung sowohl mit dem Multimeter als auch mit dem Oszi überprüft. Exakte aalglatte +9V an Pin 8 und -9V an Pin 4. Danach habe ich sicherheitshalber noch einmal die Belegung des Datenblatt verglichen. Passt aber auch.

Dann habe ich mir die Eingangsstufe solo vorgenommen. Eigentlich sollte das ein nicht invertierender Verstärker sein. Aber plötzlich fällt es wie Schuppen vor Augen, dass die Widerstände R18, R19, R20 und R21 gar nicht benötigt werden, sondern ein Widerstand von Gegenkopplungswiderstand auf Masse. Ich habe die Schaltung deshalb wie folgt umgebaut:
Eingangsstufe neu.jpg
Das Signal am Ausgang (Pin 1 A1) sieht dann wie folgt aus:
13 Amped 1 links.jpg
Immer noch DC-Offset. Was ich aber festgestellt habe: Nach dem Einschalten ist dieses korrekt in der Mitte. Es driftet dann über ca. 10 bis 20 Sekunden erst in die negative Begrenzung. Irgendwo fehlt mir hier ein AC-Bezugspunkt auf Masse. Aber wo?

Viele Grüße
Andreas
E_Tobi
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von E_Tobi »

Was dir fehlt ist ein Widerstand vom nInvertierenden Eingang zu 0V, der einen eventuellen DC-offset, der sich über dem Koppelkondensator bilden kann, ableiten kann.

Ich würde aber allgemein die Schaltung umbauen, zu invertierenden Verstärkern. Summiere die Signale am invertierenden Eingang, und lege den nInv auf Null Volt.

Auf die Art hast du jeden der Eingänge immer mit einem ohmschen Widerstand belastet, egal was der andere macht.
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bastelbruder »

Also nochmal: C23..26 verhindern aktuell das dringend benötigte Bezugspotenzial. Es muß zusätzlich jeweils ein Widerstand von der virtuellen Masse an den (+) Eingang der vier Vorstufen, nur dann wissen die OPs auch was zu tun ist.
Matze
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Matze »

Dass an dem Knotenpunkt nach R5 und R7 und dem negativen eingang des OPVs kein signal zu messen ist, ist auch so richtig.
Das ist die funktionsweise eines Invertierenden Verstärkers mit einem OPV. (Dieser Punkt wird deswegen auch gerne virtuelle Masse genannt, da der OPV in der Schaltung so arbeitet, dass die Spannungsdifferenz der beiden eingänge 0V,. Dafür macht er am Ausgang ein negatives Signal, dass das Eingangssignal (oder in dem Fall dem Summensignal) genau entgegen gesetzt ist.
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bastelbruder »

Ich denke daß die Schaltung inzwischen läuft. Trotzdem nochmal ein ganz kurzer Lehrgang:

Am (+)-Eingang (auch nicht invertierend bezeichnet) wird ein Sollpotenzial vorgegeben. Der Verstärker versucht mit allen ihm zur Verfügung stehenden Mitteln (Verstärkung und Geschwindigkeit) durch Änderung seiner Ausgangsspannung das Signal am (-)-Eingang (invertierend, auch Summenpunkt) nachzuahmen. Das macht er dank nahezu unendlicher (Leerlauf-)Verstärkung (in den meisten Fällen darf man unendlich annehmen) meist recht gut, wenn ein paar Grundvoraussetzungen erfüllt werden.

Grundvoraussetzung sind gegenüber der Versorgungsspannung meist etwas begrenzte Ein- und Ausgangsspannungsbereiche, und die äußere Beschaltung mit Spannungsteilern muß so beschaffen sein daß das auch praktisch möglich ist. Dann gibts noch ein paar kleine Unzulänglichkeiten wie Eingangsstrom und Offsetspannung. Der Eingangsstrom hat in unserem Fall dazu geführt daß sich die weiter oben genannten Koppelkondensatoren auf Werte außerhalb des Arbeitsbereichs aufgeladen haben, der Ausgang ist dann entweder unten oder oben an der Betriebsspannung hängen geblieben - er konnte einfach nicht anders.
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Roehricht
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Roehricht »

Hallo,
hier ist ein Beitrag wie mann Signalzusammenführung macht. Die Summierverstärker werden wegen der Funktionsweise auch Null-Ohm Verstärker genannt.

https://www.electronics-tutorials.ws/de ... erker.html

Da benötigt man je Kanal nur einen Op-Amp. Evtl noch einen Zweiten wenn man ein Leitungstreiber haben möchte.

Fertige Baugruppen aus Rundfunkstudios tauchan ab und zu mal in der Bucht auf. (1-7)75. Der erst Buchstabe ist die Herstellerkennung. Die Verstärkerkarten gab es von Delta, Telefunken, Siemens , TAB, Danner und Neumann.

73
Wolfgang
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Konsole »

...und LAWO.

Weil aber zu viele Leute meinen, die von ihnen hervorgerufenen Schallereignisse vior ihrer Speicherung unbedingt durch eine solche Steckkarte leiten zu müssen, sind die Preise mittlerweile in astronomische Höhen gestiegen. Einziger Vorteil wäre evtl., daß durch die Übertrager eine galvanische Trennung zwischen Quellen und Senke geschaffen wird. Brummen kanns natürlich beim Zusammenschalten der Quellen trotzdem.
(Nein, Wolfgang, da bauen wir dann keine Trennverstärker Vx72 dazwischen ;) )

Mich würde noch interessieren, ob der OP mal die Quellen einfach über zwei, sagen wir mal, 33k-Widerstände zusammengeschaltet hat und was dabei rausgekommen ist.
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bumbum »

Guten Morgen,
Bastelbruder hat geschrieben: Fr 23. Sep 2022, 20:17 Ich denke daß die Schaltung inzwischen läuft. Trotzdem nochmal ein ganz kurzer Lehrgang:
Vielen Dank für deinen Input. Irgendwie brauche ich bei deinen Posts immer zwei Anläufe. Das muss ich dringend ändern, denn deine sind bisher immer die, die zur Lösung führen.

Die Eingangsstufe läuft nun nach den vorgeschlagenen Änderungen von Bastelbruder. Hier mal der aktuelle Stand:
Eingangsstufe V3.jpg
Ich habe zusätzlich zu den fehlenden Widerständen (R34 bis R37) noch die Werte von R18 bis R21 auf 1k reduziert. Ich weiß nun, was urspünglich schief gelaufen ist: Ich dachte dies waren die Widerstände für den nicht invertierenden Verstärker. Deshalb auch der Wert mit 22k für die von mir gedachte Verstärkung. Eigentlich könnten hier nun Brücken rein, dann sollte aber die Schutzschaltung der Z-Dioden nicht mehr schützen können?

Das Ausgangssignal an Pin 1 von A1 schaut nun wunderbar aus:
14 Amped 1 links.jpg
Allerdings sieht das Summensignal nicht gut aus (Knotenpunkt R5, R7, A3):
15 Mixed links.jpg
Die Ursache wird der völlig übersteuerte A3 sein. Hier mal der Ausgang an Pin 1:
16 mixed amped links.jpg
Eigentlich ist mir klar, was zu tun ist: Die Verstärkung von A3 reduzieren. Aber irgendwie bekomme ich es nicht hin. Ich habe für R9 mit Werten von 10 k bis 220 k probiert und für R5 mit Werten von 4,7 k bis 47 k. Entweder messse ich am Summensignal dann 0V, oder das übersteuerte Signal. Ich bräuchte hier also noch einmal einen Tipp.

Ich bin übrigens froh, diese Schaltung mit so vielen Stufen gebaut zu haben. Meine analogen Kenntnisse und auch die mit OPs sind noch aus der Lehrzeit und somit einige Jahrzente her. Ich habe bei diesem Projekt wieder so viel aufgefrischt und dazugelernt. Vielen Dank dafür!

Viele Grüß
Andreas
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sukram
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von sukram »

Wie sieht das Signal am Eingang (Pin 2) aus? Hat das auch schon Ecken? Dann Verstärkung am A1/A2 reduzieren - R22..25 verkleinern. Wenn das Signal dort noch ordentlich ist, R9/R10 verkleinern und R5..8 um einen Schritt vergrößern. Am besten an den beiden Stellen (R5/R9) je einen 50k Trimmer einbauen und mit dem Verhältnis mal etwas Spielen, ich würde in die Richtung 1:1,5 R5 zu R9 tendieren.
E_Tobi
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von E_Tobi »

Das Summensignal MUSS 0V sein, wenn alles passt.

Bastelbruder hats oben beschrieben, so funktionieren Operationsverstärker. Sie verstärken die Differenz zwischen ihren beiden Eingängen und geben das Ergebnis aus.
Die Konsequenz ist, wenn der OP gegengekoppelt läuft und nicht übersteuert, hält er die Differenz zwischen seinen Eingangspins auf 0V.
Wenn du also am nichtinvertierenden Pin 0V anschließt, wird er den invertierenden Pin durch seine Gegenkopplung auch auf (Edit2: bzw. in der Realität zumindest sehr sehr nahe) 0V halten (Edit:so lange er kann -> Versorgungsspannung, Geschwindigkeit, Stromlieferfähigkeit, etc.).
Wenn du 1V am nichtinvertierenden anschließt, wird er den invertierenden Pin auf 1V halten, usw.

Das ist auch die Funktionsweise des Summierverstärkers, der weiter oben verlinkt wurde, und den du mit R5+R7+R9+A3A eingebaut hast.
Dadurch dass der OPV am invertierenden Eingang immer 0V hält, "sieht" jede angeschlossene Signalquelle nur einen Widerstand, der am anderen Ende auf 0V hängt.
Egal wie viele Eingangssignale gemischt werden, jede der Quellen sieht immer nur ihren eigenen Widerstand der am anderen Ende auf 0V hängt.

Ich finde am einfachsten durchsteigt man das Prinzip wenn man sich die Ströme visualisiert.
Sagen wir A1 und A2 geben je 0.1V aus. Dadurch dass der OPV den Knotenpunkt, seinen nichtinvertierenden Eingang, auf 0V hält, fliesen je 0.1V/10kOhm=10µA durch R5 und R7.
Das bedeutet in den Knotenpunkt fliesen insgesamt 20µA hinein.
Damit der Knotenpunkt auf 0V bleibt müssen die auch 20µA wieder hinaus -> -20µA. Da der einzige Weg hinaus R9 ist, der 100k beträgt, muss der OPV an seinem Ausgang also -20µA*100kOhm=-2V einstellen.
Die Rechnung funktioniert für jede andere Kombination von Strömen auch. Z.B. wenn A1 0.2V und A2 0.3V ausgeben, sinds 20µA+30µA=50µA in den Knotenpunkt hinein, also -5V am Ausgang vom OPV.
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bumbum »

Hallo,
sukram hat geschrieben: Sa 24. Sep 2022, 10:47 Wie sieht das Signal am Eingang (Pin 2) aus?
Das ist das gezeigte Summensignal (mittlere Messung)
E_Tobi hat geschrieben: Sa 24. Sep 2022, 10:50 Das Summensignal MUSS 0V sein, wenn alles passt.
Das ist mir auch gerade wie Schuppen vor den Augen gefallen. Das ist ja die Grundregel bei einem OP. Den Ausgang habe ich bei 0V Summensignal habe ich nie gemessen. ("Kann ja nicht funktioneren" :roll: )
Ich habe mir erst mal einen dritten Kaffee geholt und noch mal umgelötet.
sukram hat geschrieben: Sa 24. Sep 2022, 10:47 ich würde in die Richtung 1:1,5 R5 zu R9 tendieren.
Habe ich gemacht und 22 k für R9 eingelötet. Funktioniert einwandfrei. Danke an alle beteiligten bis hierher. Jetzt folgt der Soundtest!

Viele Grüße
Andreas
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bumbum »

...ich konnte es natürlich nicht abwarten und direkt den Soundtest durchgeführt. Fürs erste konnte ich keine Störgeräusche ermitteln. Mehr muss ein Langzeittest zeigen. Es fehlt allerdings einiges an Tiefbass. Hier hänge ich völlig in der Luft. Die RC-Werte habe ich alle geschätzt. Wo müsste ich hier drehen, damit das besser wird?
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ferdimh
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von ferdimh »

Erst Frequenzgang messen, dann basteln!
Ich behaupte, die Kiste geht bei gegebener Dimensionierung bis bis unter 10 Hz. Erst wenn tatsächlich feststellbar ist, dass bei 20 Hz weniger Pegel rauskommt als bei 1kHz, DANN Fehler in der Schaltung suchen (und dann mit dem Oszi durchhangeln, wos verschwindet).
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reutron
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von reutron »

Bei sowas ist die "RightMark Audio Analyzer" Software sehr hilfreich. Man braucht aber eine gute Soundkarte.
Die freie Version hat mir bis jetzt immer gereicht. ;)
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bastelbruder »

Fast OT, aber hier geht's nicht verloren. ;)

Um die Fehler von OpAmps noch weiter zu reduzieren, haben findige Entwickler weiter gedacht und den folgenden Schaltungstrick ausprobiert.
https://www.radiolocman.com/shem/schema ... ?di=653169

Damit läßt sich auch die Gitarre (und andere hochohmige Quellen) endlich verzerrungsarm :?: :lol: verstärken.



Warum die russische Seite?
Natürlich gibts diesen Artikel auch hinter der mit Krümelkeksen üppig gewürzten Bezahlschranke der internationalen EDN-Seiten, die russische Seite ist aber noch offen und beinhaltet bei vielen Artikeln auch die zugehörigen Bilder die woanders längst nicht mehr zu sehen sind.

edit: nicht IEEE sonden EDN
E_Tobi
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von E_Tobi »

Verstehe ich das richtig, der zugrunde liegende Effekt ist es dass die zweite Stufe mit niedrigerer Impedanz getrieben wird, und deswegen ihre nichtlineare Eingangskapazität, die ja immer noch genau so vorhanden ist wie bei der ersten Stufe, nicht mehr so stark ins Gewicht fällt?
(Edit: sonst würde man ja einfach nur das Problem zwar in der ersten Stufe durch das Bootstraping lösen, aber dafür in die zweite Stufe verschieben, in der ja wieder das AC-Signal über den Eingangskapazitäten liegt)
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ferdimh
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von ferdimh »

Ein weiterer Trick der 2. Schaltung (nicht der 1.!) ist, dass das Ausgangssignal vom gebootstrappten Opamp abgenommen wird. DANN sollte die Chose wirklich verzerrungsarm laufen, weil auch andere Nichtlinearitäten des Operationsverstärkers kompensiert werden.
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bumbum »

Hallo,

meine Schaltung hat sich in eine V2 entwickelt. Ich habe mich noch einmal für eine größere Änderung entschieden, da ich es bei der Stromversorgung verbockt habe. Ich wollte die Schaltung vom Netzteil der Alexa mitversorgen und bin davon ausgegangen, dass die Alexas mit USB (5V) versorgt werden. Darauf war das doch eher komplexe "Netzteil" ausgelegt. Nach dem Messen nun habe ich festgestellt, dass die Alexas mit 12V versorgt werden.

Ich wollte zuerst einfach meinen DC/DC Konverter ändern auf 12V Eingang, habe mir dann aber überlegt, dass 12VSS ja genug ist und man die negative Versorgung gar nicht benötigt, wenn man sich eine virtuelle Masse erzeugt. Ich habe mich deshalb für einen 7805 dafür entschieden, weil eventuell noch ein µC dazu kommen soll, der eine Ein-/Ausschaltautomatik bietet. Herausgekommen ist folgendes "Netzteil":
Audio_Netzteil.jpg
Ich habe die OPs geändert in 4-fach TL974. Diese können Rail-2-Rail und sollten somit den +/- 5V genug Headroom für diese Anwendung haben. Falls man es nicht gleich erkennt: Es gibt nun zwei unterschiedliche Masse-Symbole. Den dünneren Strich für die Netzteil-Masse und den dickeren Strich für die Audio-Masse. Diese ist dann +5V vom 7805. Es ist auch ein doppeltes LC-Glied zur Filterung dazu gekommen die Spulen sind jeweils 100 µH. Das sollten 2 low-Pass-Filter für die Eingangsspannung mit einer Trennfrequenz von ca. 1 kHz ergeben. Ich hoffe ausreichen, um Schaltnetzteilstörungen zu filtern?

Der Eingangs- und Mixbereich hat sich dann wie folgt geändert:
Audio_Mixer.jpg
Das ist eigentlich die gleiche Schaltung, wie hier im Thread erarbeitet, nur mit der anderen Masse. Zusätzlich habe ich noch bei den Eingangsbuchsen einen 1 µF in Reihe zu Masse eingefügt, da diese sonst extern kurzgeschlossen werden. (Netzteil-Masse = Klinke-Masse in der Alexa)

Allerding funktioniert es wieder mal nicht und ich habe wieder clipping. Ich habe schon über der Schaltung gebrütet, finde den Fehler aber nicht. Kann mir jemand auf die Sprünge helfen?

Hier mal Messungen. Bezugspotential ist die Audio-Masse. Gemessen zu Pin 11 sind es -5V und zu Pin 4 sind es +7V.

Pin 5 von A1:
A1Pin5.jpg
Pin 7 von A1:
A1Pin7.jpg
Pin 1 von A1:
A1Pin1.jpg


Edit: Ich habe gerade gesehen, dass ich Pin1 von A2 hätte messen müssen. Das habe ich gerade gemacht, aber das Signal sieht gleich aus, ist nur noch höher. Vermutlich, weil das Poti runter regelt. Zur vollständigkeit hier noch der restliche Teil der Schaltung nach dem Poti:
Audio_Output.jpg


Viele Grüße
Andreas
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bastelbruder »

Was mir zuerst aufgefallen ist, ist der 1µ-Kondensator in der Masseleitung der Klinken.
In der Masse will man wirklich keinen Widerstand haben. Auch wenn DC-Kurzschlüsse so ausgeschlossen sind, ist das die schlechteste alle Lösungen. Der Eingangsverstärker /Puffer müßte auf Arme-Differenzialeingang umgebaut werden, die "Arme-Leute-Instrumentenverstärkerschaltung" reicht aus. Aber so audioph... ist das wiederum nicht.
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bumbum »

Hallo Bastelbruder,

die Kondensatoren in der Masse-Leitung sind "Last-Minute" reingekommen. Der Grund ist, dass die virtuelle Masse ansonsten mit der Versorungs-Masse extern kurzgeschlossen wird. Deshalb habe ich mir diesen Trick ausgedacht und dachte gleichzeitig, dass es eine gute Idee ist. Denn so wären Eingange und Ausgänge galvanisch getrennt und es würden keine Brummschleifen entstehen.

Zum "Arme-Leute Instrumentenverstärker" habe ich mal gegooglt aber nicht so richtig was passendes gefunden. Meinst du etwas in der Richtung:
ArmeLeute.jpg
Wenn ich es richtig verstehe, wäre dann das Signal Ue1 und Klinke-Masse über 1µF dann an Ue2?

Viele Grüße
Andreas
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bastelbruder »

Arme Leute lassen die beiden Eingangspuffer weg.
Eigentlich gehts bloß um die mathematisch korrekte Berücksichtigung der wirklich nicht zu vermeidenden Störsignale auf der Masseleitung. Die beiden Widerstände im unteren Teil der Brücke dürfen dafür auch erheblich niederohmiger sein als die im eigentlichen Signalpfad.

Aber eigentlich läuft es immer wieder drauf raus daß die nicht invertierenden Puffer (wie bereits erwähnt) der größte Krampf sind.

Wenn ich etwas Zeit finde, gehe ich mal nach der Bibel von D.Self suchen. Die leakt bestimmt irgendwo rum.
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von Bumbum »

Guten Morgen,

ich habe gestern noch einmal lange gegrübelt. Da die Schaltung mit +/- 9V Versorgung an den OPs nun schon seit einiger Zeit in V1 im Testaufbau funktioniert hat es mir keine Ruhe gelassen. Der einzige Unterschied zur bereits funktionierenden Schaltung und der neuen Variante ist die Versorgung der OPs nun mit -5V / +7V und der zusätzliche Kondensator in der Masse-Leitung der Klinke-Buchse. Diesen habe ich deshalb testweise überbrückt. Das hat aber keine Änderung gebracht.

Darum bin ich weiter auf Spurensuche gegangen und habe R5 ausgelötet, um nur die erste Stufe zu betrachten. Hier geht schon etwas schief. Vielleicht sieht jemand was hier los sein könnte. Die Schaltung sieht dann so aus:
Eingangsstufe.jpg
Alle Messungen sind mit Bezug auf diese GND-Potential. Zuerst mal sicherheitshalber die Versorgungsspannung des OP:

Pin 4:
Pin4.jpg
Pin 11:
Pin11.jpg
Dann das Eingangssignal gefiltert an Pin 5:
Pin5.jpg
Und hier der Ausgang an Pin 7:
Pin7.jpg
Warum ist das Ausgangssignal schon mit DC-Offset? Wo ist hier der Denkfehler? Nimmt mir der OP die unsymmetrische Versorgungsspannung übel?

Edit: Das mit der unsymmetrischen Versorgungsspannung hat mir keine Ruhe gelassen. Ich habe also noch einen weiteren 7805 verhäkelt. Das bringt leider auch keine Änderung. Einziger Unterschied sind jetzt noch die OPs. Kann der Wechsel von NE5532 auf TL974 so einen Unterschied machen?

Viele Grüße
Andreas
Bumbum
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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:
Eingangssignal.jpg
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
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von vobs »

Bumbum hat geschrieben: Fr 21. Okt 2022, 07:10 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
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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) 15-mal heruntergeladen
Störgeräusch mit Alexa.m4a
(36.03 KiB) 13-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
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von vobs »

Bumbum hat geschrieben: Di 25. Okt 2022, 08:18 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
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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.
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Roehricht
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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(-)

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Wolfgang
vobs
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von vobs »

Roehricht hat geschrieben: Mi 26. Okt 2022, 22:07 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
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Bastelbruder
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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
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ferdimh
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Re: Zwei Audio-Signale (möglichst) audophil mixen mit OP's

Beitrag von 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.
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