Fragen zu passiven Bauteilen in Audioschaltungen

[Daric]

Hallo! Ich habe ein paar (sic!) grundsätzliche Fragen zum Thema wie man Audioschaltungen aufbaut. Ich studiere zwar Elektrotechnik und besitze auch ein Buch namens "Audioschaltungstechnik", aber an der Uni lernt man über solche Dinger leider (fast) gar nichts und in dem Buch wird alles nur so larifari angerissen, sodass das wirkliche Verständnis ausbleibt. Es wird z.B. gesagt, dass das und das Bauteil diese und diese Aufgabe hat, aber nirgendwo steht, wie es genau passiert, oder wie es dimensioniert werden muss, damit es den Zweck erfüllt. Da ich mit der Bastelecke die Erfahrung gemacht habe, dass die Leute hier richtig richtig Ahnung haben, hoffe ich die Audioschaltungen besser zu verstehen.

Desöfteren (wenn nicht sogar immer) sind Audioschaltungen ja so aufgebaut:



Mich interessieren die eingezeichneten passiven Bauteile.

Wenn ich das richtig verstanden habe, sind R1 und C1 dafür da eventuell vorhandene Gleichspannungsanteile zu eliminieren. Das erledigt der Kondensator. Gleichzeitig bildet C1 mit R1 einen Hochpass der nun also bestimmte tiefe Frequenzanteile herausfiltert. Ich nehme mal an, dass Frequenzen unterhalb von 20 Hz, also der unteren Hörschwelle nicht in die Schaltung gelangen sollen?

Ich hab das mal beim Chaosfuzz durchgerechnet und dort beträgt die Grenzfrequenz ca. 3Hz??? Warum wurde die so gewählt?

Erfüllt dieser Widerstand noch eine andere Aufgabe?

Und wie kann es eigentlich passieren, dass Gleichspannungsanteile im Signal enthalten sind? Wo könnten diese entstehen?

Im Kabel können ja sonstwas für EM-Felder eingestreut werden, die sich zum Signal addieren und dann auch in die Schaltung gelangen. Warum ist es nicht notwendig diese am Eingang mit einem Tiefpass herauszufiltern?



Dann gehts weiter mit R2 und C2. Wenn ich das richtig verstanden habe, soll C2 wieder Gleichspannungsanteile heraussieben und R2 soll ein eventuelles Schwingen des OPs verhindern, sowie den Ausgangswiderstand der Schaltung bestimmen. Wie soll er das machen? Ich nehme an, dass die Schwinungen, die verhindert werden sollen oberhalb von 20 kHz auftreten.

Müsste man an die Stelle dann nicht einen Tiefpass mit dieser Grenzfrequenz hinsetzen? Warum reicht da ein einfacher Widerstand?

Wo kommen diese Gleichspannungsanteile schon wieder her?

Oder geschehen im OP wilde Dinge, die Oberschwingungen erzeugen, die man aber knebeln kann, wenn man einfach einen Widerstand an den Ausgang setzt? Müsste man sich etwas eingehender mit OPs beschäftigen um diese Problematik zu verstehen?



Das nächste sind die Kondensatoren C3 und C4. Wofür genau sind diese gut? Sollen sie die Eingangsspannung stabilisieren, für den Fall, dass sie plötzlich mal einbricht?

Warum ist das notwendig? Kann die Spannung an einer Batterie denn plötzlich einbrechen?

Und wenn man ein Netzteil verwendet, hat das doch i.d.R. eine eigene Spannungsstabilisierung, warum muss man das in der Schaltung selber nochmal machen?



Dann zu der Sache mit Eingangs/Ausgangswiderstand.

Ich stelle mir im Moment folgendes vor:


Wenn von der rechten Seite aus ein Signal kommt mit der Spannung U[IN], dann "sieht" es im Netzwerk den Innenwiderstand R, durch den I[In] ja erst bestimmt wird. Kann man sich das unter einem Eingangswiderstand einer Schaltung vorstellen?

Und warum muss er idealerweise sehr hoch gewählt werden?

Der Eingangswiderstand eines nichtinvertierenden Verstärkers beträgt ja meist einige Gigaohm. Warum ist es notwendig trotzdem einen Eingangswiderstand einzubauen? Gigaohm klingt ja erstmal groß genug.

Dann dasselbe nochmal für den Ausgang:


Wieder "sieht" das nachfolgende Netzwerk den Innenwiederstand R[A], durch den auch der Ausgangsstrom I[Out] bestimmt wird.

Warum sollte er idealerweise sehr niedrig sein?

Der Ausgangswiderstand eines OPs beträgt ja nun auch bestenfalls ein paar Milliohm. Warum ist es hier notwendig noch einen zusätzlichen Widerstand einzubauen? Oder hat das hier mit den ominösen schwingenden OP zu tun?





Dann zum eigentlichen Knackpunkt:

Wie wählt man diese Bauteile vernünftig aus?

R1 eher groß, C1 dann so, dass nur sehr tiefe Frequenzen rausgefiltert werden, R2 eher klein, C2 ??? C3/4 ???

Ein Kumpel von mir bastelt öfters mal Schaltungen und bestimmt die Bauteile nach genau diesem Prinzip. Pi mal Daumen, wird schon funktionieren. Er hatte außerdem schon öfters mit dem schwingenden OP zu tun. Er hat dann einfach verschiedene Kondensatoren ausprobiert und bei einem hat es dann geklappt, dass der OP nicht mehr schwingt.

Ich möchte es gerne etwas genauer wissen. Und insbesondere möchte ich wissen, wann man Elkos einsetzt und wann nicht! Denn in ein paar Schaltungen habe ich auch Kondensatoren mit Werten im uF-Bereich gesehen, an denen explizit dransteht, dass es KEIN Elko sein soll. Woher weiß man denn sowas?




Ich weiß, dass das sehr viele Fragen sind und hoffe, dass mir trotzdem wenigstens ein paar davon beantwortet werden können. Wenn es aber besser ist mal ein gutes Buch darüber zu lesen oder es eine Webseite gibt, wo man sowas gut nachlesen kann, dann werde ich mich auch da sehr gerne reinstürzen, es darf auch gerne schwere Kost sein!


Mfg, Daric