Audio-Differenzverstärker

[Besserwessi]

Wenn die Anforderungen an die Gleichtaktunterdrückung nicht so hoch sind, reicht die einfache Differenzverstärkerschaltung mit einem OP und 4 Widerständen. Es hängt aber von der konkreten Situation ab, ggf. braucht man auch die Form mit 2 OPs. Bei den meisten Audioschaltungen wird das der Fall sein, denn oft geht es sogar ohne Differenzverstärker, auch wenn man damit ggf. eine Masseschleife aufbaut mit der man etwas Brummen einfangen kann.

Für eine bessere Gleichtaktunterdrückung wäre sonst ggf. ein Instrumentenverstärker, wie ein INA... oder eine Schaltung mit 3 OPs sinnvoll. Die wirklich gute Gleichtaktunterdrückung erhält man da aber auch nur bei hoher Verstärkung - bei kleiner Verstärkung ist der Vorteil gering. Auch bei den INA.. gibt es verschiedene Typen, vom vollen Instrumentenverstärker bis zur einfachen Schaltung mit OP und 4 Widerständen. Viele davon wäre ggf. für Audioanwendungen geeignet.

Der LM324 ist allerdings als OP eine sehr schlechte Wahl für Audio. Da sollte es schon so etwas wie TL084, NE5532 oder ähnliches sein.

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Hi!

Ist der 324 wirklich so schlecht? Wo ist bei dem das Problem? Ich habe noch so viele davon, muss ich doch verbauen!

TL084 habe ich auch einige.

Achja, und das Netzteil für dieses Mischpult habe ich auch schonmal restauriert, d.h. eines mit Vorsiebung gefunden, dass der Brumm schon vor den 2 78xx um ca. 46dB gedämpft wird.

Matthes.

[Besserwessi]

Der LM324 ist wirklich schlecht für Audio. Er ist für geringe Stromaufnahme gemacht und hat eine eher langsame Klasse B Ausgangsstufe mit viel Übergabeverzerrungen - so viel dass man die gut am Oszilloskop sehen kann. Um den Nulldurchgang für den Strom braucht es einfach ein gewisse Zeit (ein paar µs) um von positivem zum negativem Strom umzuschalten. Dazwischen ist dann halt für kurze Zeit der Ausgang etwa konstant. In einigen Fällen kann man sich mit einer einseitigen Last helfen, so dass der Ausgang als Klasse A läuft - das geh aber nur in Grenzen und braucht relativ viel Strom.

Der LM324 ist mehr etwas für langsame Dinge, wo es nicht so auf Störungen um den Nulldurchgang ankommt. Außerdem sind die LM324 ja auch kein wirklicher Wert - die positiven Dinge am LM324 sind halt der günstige Preis, der relativ geringe Stromverbrauch und der weite Spannungsbereich mit Single Supply (d.h. Signal nahe an GND). Günstigerweise sind die 4-fach OPs fast alle pinkompatibel.

Die Regler wie 78xx haben eigentlich ein recht gute Brummunterdrückung, und auch die OPs - selbst der LM324 haben auch noch mal eine gute Unterdrückung von niederfrequenten Störungen auf der Versorgungsspannung. Da ist wenig Brummen vor den Reglern nicht nötig. Wichtiger ist da eine saubere Führung der Masse, damit man nicht über die Brummströme durch die Elkos Brummen über den Widerstand einer Masseleitung rein bekommt.

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**editiert wegen schlechter graphik**

Ja das mit dem LM324 lasse ich dann. Habe etliche TL074 / TL084, mit denen ich das machen werde. Hier die Schaltung:



Die 100k - Widerstände würde ich bis auf 1k reduzieren, damit das alles möglichst niederohmig ist; geht das? Wie klein dürfen die Widerstände minimal sein?

[Besserwessi]

So viel kleiner muss man die Widerstände beim TL074/TL084 nicht machen. Die OP Typen haben ein Rauchen so um 15-25 nV/Sqrt(Hz). Da darf der Widerstand auch ruhig um 10 K sein. Wenn die Eingänge hinsichtlich Rauschen kritisch sind, könnte man am Eingang auch bessere OPs wie NE5532 oder OP2134 nehmen - das sind allerdings nur 2 fach OPs, aber ein einfaches Umstecken reicht. Es hängt aber sehr von der Quelle ab, ob das lohnt.

Das untere Limit für die Widerstände gibt es durch den Strom und die dann nötige Leistung. Da die Typischen OPs so etwa 10-20 mA schaffen sollte man nicht ohne Not unter etwa 1 K gehen.

Die Potis hinter den ersten OPs in der Schaltung sind nicht nötig. Die bringen wenn überhaupt nur einen minimalen Effekt. Wenn überhaupt müssen die Widerstände am letzten OP genau stimmen, die Widerständen an den beiden ersten OPs bestimmen nur die Verstärkung - da wären ggf. auch 20% Toleranz ohne merklichen Nachteil möglich.
Die Schaltung ist so wie gezeigt DC gekoppelt. Das kann bei der großen Verstärkung Probleme machen.

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Hi!

Vielen Dank für Deine Antwort! Aber mir fällt gerade auf, dass die ersten OPs mitgekoppelt sind; die müssen doch gegengekoppelt sein, oder nicht?

Also klar, habe ich jetzt korrigiert. Logo, dass die gegengekoppelt sein müssen.

Wenn ich die Widerstände auf 2k2 kleiner mache, muss ich dann die KerKos vergrößern? In meiner anno 2006 gebauten Schaltung für dieses Mischpult habe ich normale OPs mit diesen KerKos in der GK, um das Schwingen zu unterdrücken (das hat so auf 30kHz geschwungen).

[Besserwessi]

Die Kondensatoren sollte auch angepasst werden, also größer werden. Es gehört dann auch noch ein zusätzlicher Kondensator parallel zu den Widerständen vom - Eingang des 3. OP nach GND ( R9 bzw. R25 ? - aber kaum zu lesen).

Gegen HF Störungen am Eingang sollte da auch noch je ein kleiner Kondensator (z.B. 47 pF) nach GND - entweder direkt am (+) Eingang der OPs, oder ggf. auch bei den als Diode genutzten Transistoren. Die Genaue Kapazität hängt ggf. etwas von der Quelle ab.

Der Ausgang des nicht benutzten OPs sollte übrigens besser frei bleiben, jedenfalls nicht auf GND. Falls man damit den Offset abgleichen will, braucht man die Schaltung auch noch einmal für den 2. Kanal.

Was ist das überhaupt für eine Signalquelle, dass man da eine relativ hohe (ca. 100-200 fache) Verstärkung braucht ?

Die Eingänge bei den OPs sind übrigens fast alle vertauscht (bis auf IC1A).