Wie wählt man einen OPV für Audio Projekte

OPV Schaltsymbol Schaltzeichen mit Versorgung V+ V- Grundschaltungen Auswahl
Schaltsymbol

Den richtigen Operationsverstärker (kurz: OPV) für ein Projekt auszuwählen kann manchmal schwer sein. Die Vielfalt ist vergleichbar mit der Anzahl der Sterne am Nachthimmel und die Anzahl der Spezifikationen im Datenblatt kann einen leicht überfordern, wie wählt man also den richtigen OPV für sein Projekt? Im Folgenden möchte ich Dir einen Überblick über die wichtigsten Datenblatt Spezifikationen verschaffen. Dieser Leitfaden ist an Elektronik-Anfänger gerichtet, welche tiefer in die Materie Operationsverstärker eintauchen wollen.

Was ist ein Operationsverstärker?

Ein Operationsverstärker ist grundsätzlich ein Differenzverstärker mit sehr hoher Verstärkung (ideal unendlich). Er hat einen nicht-invertierenden und einen invertierenden Eingang, einen Ausgang und natürlich auch noch Anschlüsse für die Stromversorgung. Durch Rückkopplung von Ausgang auf einen der Eingänge können viele verschiedene Schaltungen realisiert werden, z.B. invertierender und nicht-invertierender Verstärker (mit endlicher Verstärkung), Integrator, Differentiator, Tiefpass- und Hochpass-Filter und viele mehr. Für nähere Informationen zu den verschiedenen Grundschaltungen kann ich Texas Instruments’ “AN-20 An Application Guide For Op Amps” empfehlen.

 

Die wichtigsten Datenblatt Spezifikationen:

 

1. Versorgungsspannung (Supply Voltage)

Die Versorgungsspannung ist die wichtigste Spezifikation beim OPV. Du findest sie unter “Recommended Operating Conditions”. Ist Deine Versorgungsspannung zu niedrig, wird der Operationsverstärker nicht richtig funktionieren, ist sie zu hoch, kann er sogar beschädigt werden.

 

2. Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich (Input Common Mode Voltage Range)

Diese Spezifikation wird oft übersehen. Der Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich gibt den maximal und minimal erlaubten Spannungspegel der Eingänge an, bei dem der OPV fehlerfrei arbeiten kann. OPVs mit “Rail to Rail”-Eingängen besitzen einen Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich von V- < Vin < V+, andere benötigen einen bestimmten Abstand zur Versorgungsspannung, um noch zu funktionieren.

Beispiel:
Der typische Gleichtakt-Eingangsspannungsbereich des TL072 schließt die positive Versorgungsspannung mit ein, benötigt aber einen 3V Abstand zur negativen Versorgungsspannung:
V- + 3V < Vin < V+                             Bei 10V Versorgungsspannung beträgt der Eingangsspannungsbereich 3V bis 9V

In den empfohlenen Betriebsbedingungen fügt Texas Instruments eine große Sicherheitsmarge hinzu:
V- + 4V < Vin < V+4V                   Bei 10V Versorgungsspannung beträgt der Eingangsspannungsbereich nur mehr 4V bis 6V

Wenn Du deine Schaltung ordentlich auslegen willst, musst Du dich an die empfohlenen Betriebsbedingungen (Minimum Werte) halten. Falls deine Schaltung sowieso ein Einzelstück wird, kannst Du auch mit den typischen Werten arbeiten und den OPV selektieren.

 

3. Eingangsimpedanz (Input Impedance)

Die Eingangsimpedanz eines OPVs ist besonders interessant, wenn die Ausgangsimpedanz der Signalquelle hoch ist, z. B. bei passiven Gitarren-Tonabnehmern. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, einen OPV mit JFET-Eingängen zu verwenden (Eingangsimpedanz bis zu 1000GΩ). OPVs mit bipolaren Eingängen erreichen typischerweise über 10MΩ.

 

4. Äquivalentes Eingangsrauschen und Typische Oberschwingungsbelastung (Equivalent Input Noise and Typical Harmonic Distortion)

OPVs verstärken nicht nur das Nutzsignal, sie erzeugen auch Oberschwingungen und Rauschen. “Equivalent Input Noise” und “Typical Harmonic Distortion” werden entweder separat angegeben, oder zusammen als THD+N.
Für Audioanwendungen ist es essenziell einen OPV mit niedrigem Rauschen und wenig Oberschwingungen auszuwählen.

 

5. Versorgungsstrom (Supply Current)

Wenn dein Gerät mit Batterien laufen soll, ist es wichtig den Versorgungsstrom im Auge zu behalten. Der Versorgungsstrom (Supply Current oder Quiescent Current) gibt den Stromverbrauch des Operationsverstärkers ohne Last an.
Unglücklicherweise gibt es die Regel, dass OPVs mit geringem Versorgungsstrom ein höheres Rauschen besitzen. Wie Du siehst ist die Wahl des richtigen Bauteils immer ein Kompromiss – Willkommen in der Elektronik 😉

 

6. Ausgangsimpedanz (Output Impedance)

Die Ausgangsimpedanz ist wichtig, wenn die Lastimpedanz niedrig ist, z.B. bei einer Kopfhörerverstärker-Schaltung. Die Ausgangsimpedanz soll viel niedriger sein, als die Lastimpedanz, ansonsten würde die Ausgangsspannung des OPVs deutlich sinken (Spannungsteiler zwischen Ausgangsimpedanz und Lastimpedanz). Falls Du keine Angaben zur Ausgangsimpedanz im Datenblatt findest, hilft dir die Angabe des Ausgangs-Treiberstroms (Output Source Current) weiter.

 

Für detaillierte Informationen über die erwähnten Spezifikationen empfehle ich Texas Instruments’ Understanding Operational Amplifier Specifications.

 

Wie finde ich den richtigen OPV?

Ich persönlich verwende gerne die Webseite von Texas Instruments, weil man die Suche auf die gewünschten Spezifikationen einschränken kann und dadurch schnell einen passenden OPV findet. Wenn Du auch andere Hersteller in Deine Suche miteinbeziehen möchtest, empfehle ich die Suchfunktion größerer Distributoren, z.B. Mouser.

 

Ich hoffe dieser Bericht konnte Dir weiterhelfen. Falls Du Gitarre spielst, würde ich mich sehr über einen Besuch der Produkt-Seite dieser Webseite freuen: Mein Unternehmen Songbird FX ist ein Hersteller von hochqualitativen micro-USB aufladbaren Gitarreneffekt-Pedalen.

 

Keep On Rocking!
Dieter

Bluebird Drive – Der Weltweit Erste Micro-USB Aufladbare Analoge Gitarreneffekt

Heute hat der Verkauf des ‘Bluebird Drive’ Overdrive-Effektpedals begonnen. Du kannst es direkt bei uns kaufen via https://www.songbirdfx.com/de/produkte.

Das Bluebird Drive ist ein sehr geradliniges Overdrive Pedal, welches die Klangfarbe der Gitarre beibehält und, bei Bedarf, noch etwas drauflegt – Ein Tone-Regler wäre überflüssig. Es ist der weltweit erste analoge Gitarreneffekt, welcher via mitgeliefertem Micro-USB Kabel aufgeladen werden kann. Verbinde es einfach mit deinem Smartphone-Ladegerät oder einem Computer und in weniger als zwei Stunden ist es voll geladen. Der integrierte Lithium Ionen Akku hält länger als 100 Stunden an Spielzeit. Höchste Verarbeitungsqualität macht das Bluebird Drive zur idealen Wahl für professionelle und semi-professionelle Musiker, als auch für anspruchsvolle Hobby-Gitarristen.

 

Songbird FX - Bluebird Drive Si and Ge - Silicon Germanium Clipping Stage Diodes Overdrive Pedal Rechargeable Micro-USB
‘Bluebird Drive Si’ (Silizium Clipping-Stufe) und ‘Bluebird Drive Ge’ (Germanium Clipping-Stufe)

 

Das Bluebird Drive ist erhältlich in zwei Versionen:

  • Bluebird Drive Si:

    Legendäre 1N4148 Silizium Clipping-Dioden ermöglichen ein breites Spektrum an Sounds, angefangen bei cleanem Boost, bis hin zu singenden Leads.

  • Bluebird Drive Ge:

    Seltene sowjetische D9D Germanium Clipping-Dioden (NOS) ermöglichen ein Soundspektrum von warmem Overdrive bis hin zu fuzzy Leads. Die asymmetrische Clipping-Stufe verbindet die für Germanium Dioden charakteristische niedrige Durchlassspannung in der positiven Halbwelle mit höherem Ausgangspegel in der negativen Halbwelle (wird erreicht durch Serienschaltung einer Silizium 1N4148 zur D9D).

 

Keep on rocking!

Dieter

Die Produktion Des Bluebird Drive Hat Begonnen

Hallo Freunde!

 

Letzte Woche sind die bestellten Alpha Potentiometer endlich angekommen.

Alpha Potentiometer Bluebird Drive Songbird FX
Alpha Potentiometer

 

Da nun alle Bauteile vorhanden sind, hat die Serienproduktion des revolutionären Bluebird Drive Pedals begonnen. Das Bluebird Drive ist der erste analoge Gitarreneffekt der Welt, welcher über Micro-USB aufgeladen werden kann.

handgefertigte Gitarreneffekte Songbird FX Bluebird Drive
Fertigung des Bluebird Drive

Bald werden die ersten Pedale erhältlich sein zum Verkauf, also bleib dran!

 

Rock On \m/

Dieter