Bitte um Nachhilfe - Verstärker mit OP-Amp macht nicht was er soll - Denkfehler

GuywithBass

GuywithBass

Synthesizer Azubi
Hallo Gemeinde,

ich will ein Signal aus einem Metronom auf Eurorack-Niveau verstärken und dazu für ein kleines Kästchen eine Schaltung designen und stoße offenbar an meine Verständnisgrenzen.

Meien Grundidee ist die Grundschaltung eines nicht invertierenden OP-Amps zu nutzen und habe diese wie folgt jetzt auf ein Steckboard untergebracht:



1722586449487.jpeg

Die 9 V Batterie ist mit dem Minuspol auch auf Masse gelegt. Der Pluspol geht an den OP-Amp. Ich will später den 2. Op-Amp für eine eine LED-Treiberschaltung nutzen um mir mit einer Betriebs-LED das Signal anzeigen zu lassen.

Um die Funktion zu überprüfen habe ich Ua zu Masse über eine LED mit Vorwiderstand kurzgeschlossen und habe erwartet so lange ich Ue nicht beaufschlage, das die LED dunkelbleibt. Das mach sie aber nicht.

Selbst wenn ich die Verbindungen zu R1 oder R2 auftrenne ist die LED hell. Erst wenn ich die Verbindung zu dem invertierten Eingang vom OP-Amp auftrenne wird die LED dunkel.

Jetzt gibt es eine Vielzahl von Fehlermöglichkeiten u.a. das ich bei Stecken aufsboard ein Fehler gemacht habe, den ich trotzmehrmalige Kontrolle nicht gefunden habe. Deshalb würde ich gerne erstmal nachfolgende Fragen mit Eurer Hilfe klären.

Frage1: Ist meine Annahme richtig, das Ua sehr klein sein muss und die LED nicht leuchtet, wenn Ue nicht angeschlossen ist?
Frage2: Ich habe R1 und R2 im Hundert-Kiloohm Bereich ausgelegt. ist das zu groß? Macht es mehr Sinn hier auf 10 und 33 K zu gehen und warum?
Frage3: Sollte ich statt dem TL072 lieber einen 741 nehmen?
Frage4: Bei der Treiberschaltung für die LED wollte ich dann den Ausgang Ua vom ersten OP-Amp abgreifen.

1722588454683.png

macht das Sinn? Oder wäre eine etwas aufwendiger Schaltung sinnvoller?

1722588637020.png

ich bin dankbar wie immer für Hilfreiche Kommentare, Sachdienliche Antworten und Hilfreiche Links.

Gruß

GWB
 
Du hast keine symmetrische Stromversorgung mit nur einer Batterie.
Man kann die künstlich mit Spannungsteiler-Widerständen erzeugen (bitte "opamp virtual ground" Googeln). Alternativ kannst Du einen OpAmp nehmen, der für singuläre Spannungsversorgung geeignet ist (kurz mal gelogen: TL272; nachgekuckt: TLC272)
 
Zuletzt bearbeitet:
Sorry, mal wieder off topic:
Schon als ich die Überschrift gelesen habe, hätte ich Haus und Hof verwettet, dass @fanwander innerhalb kürzester Zeit da helfen kann und wird. @Moogulator: Wäre @fanwander nicht mal perfekt als Sequencertalk Gast mit seiner unermesslichen Erfahrung und Karriere (Musik, Elektronik, Bücher, …) ?
Ich würde mich riesig freuen.
 
fanwander schrieb:
Du hast keine symmetrische Stromversorgung mit nur einer Batterie.
Man kann die künstlich mit Spannungsteiler-Widerständen erzeugen (bitte "opamp virtual ground" Googeln). Alternativ kannst Du einen OpAmp nehmen, der für singuläre Spannungsversorgung geeignet ist (kurz mal gelogen: TL272; nachgekuckt: TLC272)
Zum Vergrößern anklicken....

Danke für den Hinweis mit der Spannungsquelle. Ich dachte nur, das das keine so große Auswirkung hat.

Ich habe in meinem Bestand den LM358, der soll auch für singuläre Spannungsversorgung geeignet zu sein. Diesen habe ich jetzt Statt dem TL072 eingesetzt und bekomme das gleiche Phänomen.

Als ich mit dem Oszi mir die Eingangspannung ansah, fing die LED plötzlich an in Rhythmus des Eingangssignals zu blinken. Jetzt habe ich den Eingang von UA mit einem Widerstand zur Masse von 1,5 Mega Ohm kurzgeschlossen. jetzt bekomme ich ein Blinken. Irgend wie geht der + Eingang vom OP auf Hoch, wenn keine Last zur Masse da ist.


humax5600 schrieb:
Leider nicht in deutsch....
Zum Vergrößern anklicken....
Feedback schrieb:
Hier was von Doepfer:
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Danke, aber der Mangel an Literatur ist hier nicht die Herausforderung, zudem gehen beide Quellen davon aus gehen, das die Op mit einer zweiseitigen Spannungsversorgung betrieben werden und nicht wie in meinem Fall eine singuläre Spannungsversorgung genutzt wird.
 
@fanwander @GuywithBass: sorry, da habe ich wohl überlesen, dass es unbeding mit 9V-Batterie betrieben werden soll.
Für 9V würde ich dann mal LM386 guitar amp googeln.
 
Der positive Eingang braucht die halbe Versorgungsspannung und einen Kondensator um den Gleichspannungspegel abzutrennen. Ein einfacher Spannungsteiler von der Batterie reicht hier (z.B. 2 x 4K7). Vom Spannungsteiler dann hochohmig z.B. 100K an den positiven Eingang vom Opamp. Kondensator am positiven Eingang ein Elko z.B. 100uF. TL072 ist OK, LM358 ist die bessere Wahl . . .
 
Ich habe jetzt versucht das von Dir geschriebene in einen Schaltplan um zusetzen. Als OP-Amp nehme ich den LM358

Im grünen Kasten die Gleichrichtung des Stereosignal, welches bereits jetzt einen akzeptablen Impuls bringt, aber nur ca. 2 Volt, den über eine vorhanden Eurorack Booster gejagt als Clock keine Fragen mehr offen lässt. Baubericht siehe hier.

Im roten Kasten, das was ich verstanden habe zu ergänzen. Bitte an @Vintageuser um Bestätigung.

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Der Kondensator an Plus vom Opamp ist korrekt, jedoch darf er dort keine Verbindung zum Spannungsteiler haben. Am Abgriff des Spannungsteilers bitte statt des Kondensators nur die eine Seite eines neuen zusätzlichen 100K Widerstand anschliessen und das andere Ende dieses 100K Widerstandes dann am Plus des Opams anschliessen. Am Plus Eingang des Opamps liegen also dann nur die eine Seite des Kondensators und eine Seite des 100K Widerstands, dessen andere Seite mit dem Abgriff des Spanngsteilers verbunden ist. Der 100K Widerstandest legt den plus Eingang des Opamps hochohmig auf halbe Betriebsspannung und der Kondensator verschiebt dann am plus Eingang des Opamps diese halbe Versorgungsspannung nach oben oder unten. Ggf. kannst Du am Ausgang den Wechselspannungsanteil mit einem zusätzlichen Kondensator abgreifen. . .
 
Zuletzt bearbeitet:
@Vintageuser
das habe ich jetzt verstanden
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Frage:

1) Ist das so richtig?
2) Kann R5 und R4 auch 100 K sein?
3) Muss C1 wirklich 100µF groß sein, reicht nicht auch 1µF Keramik-Kondensator
 
Achtung am Ausgang des Opamp können höhere Spannungen als 5 Volt auftreten.
Wenn Du nur eine LED ansteuern willst oder aus dem Metronom einen 5 Volt Impuls erzeugen willst würde eine einfache Transistorschaltung auch ihren Dienst tun.
 
Zu 1. Ja, so hatte ich mir das vorgestellt :)
zu 2. Zu hochohmig würde ich den Spannungsteiler nicht machen, aber 2 x 10 K sollte auch gehen um die Batterie nicht zu stark zu belasten.
zu 3. C1 bildet mit R5 einen Hochpassfilter um jeglichen Gleichspannungsanteil
abzukoppeln. Ich kenne Dein Eingangssignal nicht, bin aber davon ausgegangen, dass das Metronomsignal eher niederfrequent ist. Du kannst die Grenzfrenz leicht selber bestimmen. F= 1/ (2*Pi*R*C). Bitte schaue Dir das Ausgangssignal des Opamp an bevor Du es mit dem Euroracksystem verbindest. Ggf. das Ausgangssignal mit einer Z-Diode (4,7V) mit Vorwiderstand begrenzen.
 
Vintageuser schrieb:
Achtung am Ausgang des Opamp können höhere Spannungen als 5 Volt auftreten.
Wenn Du nur eine LED ansteuern willst oder aus dem Metronom einen 5 Volt Impuls erzeugen willst würde eine einfache Transistorschaltung auch ihren Dienst tun.
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Es sollen mehr als 5 Volt sein, damit ich eine stabiles Clocksignal für das Eurorack bekomme. Manche Module reagieren auf ein Clocksignal deutlich unter 5 V nicht.

Die LED will ich als zusätzliches Anzeige-Element Parallel dazu nutzen.


Vintageuser schrieb:
zu 2. Zu hochohmig würde ich den Spannungsteiler nicht machen, aber 2 x 10 K sollte auch gehen um die Batterie nicht zu stark zu belasten.
Zum Vergrößern anklicken....
Warum sollte der Spannungsteiler nicht zu hochohmig werden?


Vintageuser schrieb:
Ich kenne Dein Eingangssignal nicht, bin aber davon ausgegangen, dass das Metronomsignal eher niederfrequent ist.
Zum Vergrößern anklicken....
Aus dem Metronom entstehen durch gleichrichten Impulse mit ein BPM von 30 bis 300, dabei können die Beats als eine Viertel pro BTM bis hin zu 4 Stk. 1/16 Noten pro Beat ausgegeben werden. D.h. 0,5 Hz bis hin zu 20 Hz.

Wenn ich Die Formel anwende und 0,5 Hz als Eckfrequenz anwende und R = 10 kOhm annehme komme ich auf fast 32 µF

Aber ggf. brauch ich auch noch ein Hochpass für ab 70 Hz um die höherfrequenten Störungen (so ab 50Hz :cool: ) aus dem dem Signal raus zu bekommen

Ich steck das jetzt erstmal auf das Board.

GGf. Brauche ich gar keinen Tiefpass, sondern nur einen Hochpass.
 
GuywithBass schrieb:
Warum sollte der Spannungsteiler nicht zu hochohmig werden?
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Wenn die Werte zu hochohmig werden, kann es zu Wechselwirkungen und Instabilität kommen. Der Eingangswiderstand des Opamp ist hoch gegenüber dem 100k und der wiederum eine Zehnerpotenz höher als der Spannungsteiler. Gerechnet habe ich das nicht, sind Erfahrungswerte mit denen ich Schaltungen in der Vergangenheit ausgelegt habe. Du kannst auf dem Steckbrett ja probieren ob höhere Werte auch noch funktionieren. . . .
 
Erstmal vielen Dank an die Kollegen für die detaillierte Hilfe. Jetzt funktioniert es doch recht gut.



Ich habe das alles auf ein Steckboard gebracht und fleißig mit den Kondensatoren gespielt und dann auch weg gelassen. Wenn ich C1 in der Schaltung belasse, dann sinkt die Eingangssignalspannung ganz erheblich, daher habe ich C1 letztendlich weg gelassen.

Jetzt sieht die Schaltung um den LED-Treiber ergänzt wie folgt aus und werde ich demnächst zusammenlöten und in eine Schachtel mit Batterie stecken:

1722797593146.png

Auf dem Oszilloskop ist die gelbe Linie, das Eingangssignal (siehe roter Pfeil) bei +Eingang von U1
Die blaue Linie ist der Ausgang "Clock zum Eurorack".

Eingan zu Ausgang.jpg

Wenn ich mir das unbelastete Signal des Metronoms nach der Gleichrichtung (roter Pfeil)

ansehe, dann ist das Ausgangssignal als Ergebnis nicht nur 8V groß, sondern auch fast sauber:

Eingangssignal nach Gleichrichtung unbelastet.jpg

D.h. ich bin zufrieden.

// Video funktionierte nich, daher gelöscht //
 
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