[Workshop] - Bass-Mini-Übeamp

[AK]

1. Kleiner geht's nicht
Das wäre noch zu beweisen - aber wir machen ja auch keinen Wettbewerb.
Was steckt hinter diesem kleinen Wochenendprojekt…nun vor allem die Idee einen wirklich kleinen Übungskopfstärker zu bauen. Diesen kleinen Kerl kann man wohl so nirgends kaufen, also legen wir selbst Hand an.
Man kann dieses Projekt durchaus als richtiges Anfängerstück bezeichnen, denn es bleibt im Prinzip schön einfach. Die gesamte Schaltung passt in ein kleines Gehäuse und wer möchte kann einen Gürtelclip vorsehen, und das Ding schick an der Hüfte tragen.
Im Gegensatz zu manchen anderen Mini-Amps ist nur ein Kopfhörerausgang vorgesehen. Das hat einen einfachen Grund: Für Bass kann man jedwede Minilautsprecher vergessen - das ist und bleibt Physik. Also konzentrieren wir uns auf einen wirklich guten Kopfhörerausgang und nehmen gleichzeitig Abstand von mittelmäßigen Schaltungen und vor allem von mittelmäßigen Operationsverstärkern.

2. Konzept
Da alles sehr klein bleiben soll, ist nur das Nötigste vorgesehen - ohne allerdings auf Qualität zu verzichten. Neben einem Mono-Eingang für Bass ist noch ein Stereo-Line-Eingang für CD-/MP3-Player vorgesehen.
Beide Eingänge sind ohne Regelmöglichkeiten ausgelegt, denn egal welche Gerätschaften wir anschließen wir bekommen den Lautstärkeregler gleich mitgeliefert. Das ist einerseits eine Vereinfachung des Aufbaus andererseits aber auch ein Verzicht auf ein im Grunde unnötiges Feature.
Einen winzigen Nachteil bringt das einfache Schaltungskonzept mit sich - wenn an einem Eingang nichts eingesteckt ist besteht die Gefahr das Störungen eingefangen werden. Das ist beim Bass-Eingang nicht weiter tragisch, denn dieser wird ja immer belegt sein, beim Line-In-Eingang kann das allerdings schon vorkommen. Wir müssen an diesem Eingang aus diesem Grund einen Schalter vorsehen damit uns keiner in die (Bass)Suppe kocht.

3.Schaltplan
Primitiv oder? Im Prinzip eine Grundschaltung aus dem ersten Elektronikkurs. Die beiden OPs sind jeweils als Summierverstärker aufgebaut. Jeder Kanal besitzt zwei Eingänge mit jeweils identischem Verstärkungsfaktor.
Prinzipiell müssten die gewählten Verstärkungen ausreichen um sowohl passive als auch aktive Bässe vernünftig aufzubereiten - bei aktiven Bässen muss der Lautstärkeregler sicher zurück gedreht werden.
Der Basseingang ist wie erwähnt mono - und führt über die Koppelkondensatoren C3, C4 und die Widerstände R3, R5 auf den OP. Mit dem Rückkopplungswiderständen R1, R2 ergibt sich eine Verstärkung von ca.14 also etwa 23dB - das kann bei starken aktiven Signalen durchaus zuviel sein. Durch die Versorgungsspannung von +/-4,5V steht natürlich nur ein begrenzter Headroom zur Verfügung. Bei zu starkem Eingangssignal gibt's Gezerre.
Also entweder die Lautstärke am Bass zurücknehmen oder die Widerstände R3, R5 vergrößern.
Der Line-Eingang ist identisch aufgebaut allerdings in stereo. Auch hier führt ein zu starkes Signal zu Verzerrungen, hier gilt dasselbe wie für den Basseingang.
Wie bereits erwähnt dient ein 2fach Schalter zum Abschalten des Eingangs bei Nichtbenutzung.
Für die Batterie sollte ebenfalls ein Schalter vorgesehen werden, denn die Schaltung benötigt ca. 12mA Strom. Bei einem Standard 9V Block reicht das für eine Batterielebensdauer von ca. 10 Stunden.
Noch ein kleiner Nachtrag zum OP. Der OPA2134 ist ein Referenz-Audio-OP mit hervorragenden Eigenschaften. Neben sehr gutem Rauschverhalten kann der OP immerhin die Last eines Kopfhörers treiben - das ist mit Standard-OPs nicht möglich. Dadurch wird der Übeamp zu einem echten Referenz-Kopfhörer-Amp. Aus diesem Grund sollte man auf Übersteuerungen durch hohe Eingangssignale verzichten.

4.Varianten
Wer keinen Line-Eingang möchte kann auf die Bauteile C5, C6, R4, R6, den 2fach Schalter und natürlich die Buchse verzichten.
Für den Kopfhörerausgang kann wahlweise eine 3,5mm oder 6,3mm Buchse eingebaut werden.
Ebenso könnten für den Line-Eingang zwei Cinch-Buchsen vorgesehen werden.

5. Bauteilliste für die Standardversion

R1, R2 680kOhm 0,25W (0,20€)
R3, R4, R5, R6 47kOhm 0,25W (0,40€)
R7, R8 1kOhm 0,25W (0,20€)
C1, C2 10pF Keramik (0,08€)
C3, C4, C5, C6 470nF MKT/MKS (0,78€)
C7, C8 1000uF 16V (0,38€)
IC1 OPA2134 (1,84€)
Sockel 8polig (0,10€)
S1 Schiebeschalter 2xUM (0,24€)
S2 Schalter 1xUM (nicht im Schaltplan eingezeichnet für Batterie) (0,12€)
X1 Klinkenbuchse Mono 6,3mm (0,18€)
X2, X3 Klinkenbuchse Stereo 3,5mm (0,25€)
9V Batterieclip (0,15€)
ABS-Gehäuse 102x61x26mm (2,20€)
Lochrasterplatine 100x50mm (0,63€ ?)
Käbelchen + 9V Blockbatterie

In Klammern stehen als Beispiel die Preise bei Reichelt. Das Ganze käme in diesem Fall auf 7,75€ (ohne Batterie). Als Gehäuse kann natürlich auch auf ein Alu-Druckgussgehäuse zurückgegriffen werden z.B. von Musikding.

 

[AK]

Der zweite Teil des Workshops befasst sich nun mit dem konkreten Aufbau des kleinen Kerls.
Vorab eines: Das ist ein Aufbauvorschlag! Wer möchte kann die Schaltung auch auf andere Art und Weise realisieren, der Phantasie sind – zumindest bis zu einem gewissen Grad – keine Grenzen gesetzt.
Die universellste Art des Schaltungsaufbaus ist wie vielerorts beschrieben die Lochrastertechnik. Dazu gibt es auch schon einen Grundlagenworkshop und diverse Applikationsbeispiele hier im Board. Vor allem bei Einzelanfertigungen und Prototypen bekommt man mit Lochraster die besten und günstigsten Ergebnisse. Das spricht aber nicht dagegen eine Platine für den Miniamp zu ätzen – nur zu…

1. Ausgangsmaterialen – Wat brauch ich denn?
Am Ende des ersten Teils steht die Stückliste zu diesem Projekt. Hier nun ein paar zusätzliche Details dazu. Bei Rastermassen ist immer ein gerader Wert mit einem ~ angegeben. Es ist schon klar, das wir eigentlich im Zollsystem messen also 2,5mm -> 2,54mm.

Bauteile

R1, R2 680kOhm 0,25W
R3, R4, R5, R6 47kOhm 0,25W
R7, R8 1kOhm 0,25W

Es handelt sich hier um absolute Standardwiderstände mit 0,25W Belastbarkeit und 5% Toleranz. Alle Widerstände werden auf ein Rastermass von ~7,5mm (das sind 3 Lochrasterabstände) abgebogen. Das geht mit den 0,25W-Typen gerade so, d.h. die Anschlussdrähte werden direkt am Körper abgebogen.


C1, C2 10pF Keramik

Für die HF-Blocker und Frequenzgang-Begrenzer werden einfache Keramikkondensatoren eingesetzt – Rastermass ~2,5mm (das ist ein Lochrasterabstand).


C3, C4, C5, C6 470nF MKT/MKS

Für Koppelkondensatoren im Rastermass ~5,0mm (2 Lochrasterabstände) reicht eine niedrige Spannungsfestigkeit (z.B. 63V) völlig aus. Vom Typ her sind MKT- oder MKS-Folien gut geeignet.


C7, C8 1000uF 16V

Durch die Versorgung mit einer 9V Batterie können für die Elkos Typen mit 16V Spannungsfestigkeit eingesetzt werden – hier könnten sogar noch weniger spannungsfeste Typen eingesetzt werden (prinzipiell würden 6,3V reichen), diese sind jedoch eher nicht Standardware. Im Aufbaubeispiel wird ein stehender Elko mit Rastermass ~5,0mm benutzt dessen Anschlussbeine um 90° abgebogen werden, so dass die Elkos schliesslich auf der Platine liegen dürfen. Hier unbedingt auf die Polarität achten.
Es können selbstverständlich auch radiale Typen eingesetzt werden, dazu muss nur die Leiterbahnführung etwas verändert werden.


IC1 OP2134

Der 8polige OP im DIP-Gehäuse ist das Herzstück des Miniamps. Leider gibt es zu diesem Bauteil keine richtige Alternative. Herkömmliche OPs sind nicht in der Lage den nötigen Ausgangsstrom für einen Kopfhörer in der gewünschten Qualität zu liefern.
Den OP sollte man nicht direkt einlöten – zwar erwartet keiner dass er kaputt geht, aber es ist einfach sicherer, vor allem wenn Anfänger eher braten als löten…


Sockel 8polig

Wie erwähnt zum Schutz des OPs, hier geht ein absolut einfacher Sockel denn wir haben ja (hoffentlich) nicht vor den OP ständig aus und einzusetzen.


S1 Schiebeschalter 2xUM

Wir benötigt um den nicht genutzten Line-Eingang abzuschalten. Damit verhindern wir Störeinstreuungen. Prinzipiell geht jeder 2fach-Um-Schalter – nur klein sollte er sein, denn wir haben nicht gerade üppig Platz. Im Prototypen kommt ein kleiner Schiebeschalter zum Einsatz, der auch von außen wesentlich besser aussieht als z.B. ein Kippschalter. (Ok das ist vielleicht Geschmackssache)


S2 Schalter 1xUM

Ebenfalls ein einfacher kleiner Schalter, kann auch derselbe Typ wie S1 ein, dann wird eben nur ein Pol verdrahtet – hat den Vorteil, dass man nur einen Typen bestellen muss. Preislich schenkt sich das nicht viel.
Der Schalter wird auf jeden Fall benötigt, denn mit 12mA Stromverbrauch muss der Miniamp bei Nichtbenutzung abgeschaltet werden.
Vorab falls die Frage aufkommt: Nein man kann nicht mit einer Stereoklinkenbuchse die Spannung zuschalten – also nur bei eingestecktem Bass wäre der Amp aktiviert. Das geht nicht, weil Batteriemasse und Schaltungsmasse nicht verbunden sind.


X1 Klinkenbuchse Mono 6,3mm

Die Eingangsbuchse für den Bass, dazu gibt es nicht viel zu sagen – hier geht jede Bauform mit Zentralbefestigung.


X2, X3 Klinkenbuchse Stereo 3,5mm

Ebenfalls Standardbuchsen für Zentralbefestigung. Im Prototyp sind wie erwähnt diese Buchsen im Einsatz. Beim Nachbau kann überlegt werden, ob z.B für den Kopfhörer eine 6,3mm Stereo Buchse verwendet wird – das hängt letztendlich vom persönlichen Kopfhörer ab ist aber nicht dramatisch, da es Adapter in beide Richtungen gibt.
Für den Line-Eingang wurde ebenfalls eine Klinkenbuchse vorgesehen, aber auch hier kann variiert werden z.B. 2x Cinch – oder beides…


9V Batterieclip

Standardware, hier muss sicher nichts weiter erklärt werden


Gehäuse

Die Verpackung lässt am meisten Spielraum. Erlaubt ist grundsätzlich was gefällt…
Unbestritten haben Gehäuse mit integriertem Batteriefach Vorteile. Aufpassen muss man hier, dass das gewählte Gehäuse nicht zu klein ist – denn obwohl die Leiterplatte recht klein ist benötigt man schon etwas Platz für die Buchsen und die Schalter. Günstig sind Gehäuse aus ABS, hier lassen sich die Bohrungen und Öffnungen für die Schalter sehr leicht anbringen.
Auch Gehäuse aus Alu-Druckguss sind eine Alternative – preislich etwas teuerer.


Lochrasterplatine

Eigentlich Lötpunktraster…gibst zu kaufen ab 100x50mm. Wir benötigen ein Stück mit 18 x 16 Lötaugen


Käbelchen

Durch die kurzen Leitungsführungen kann auch geschirmte Kabel normalerweise verzichtet werden. Der Prototyp ist mit Standardlitzen aufgebaut und weist keine Störeinstreuungen auf.


Betriebsanzeige

Ja das leidige Thema…habe ich den Miniamp ausgeschaltet? Zugegeben bei diesem kleinen Gerät kann das schon ein Problem sein – schnell wegpacken, vergessen und die Batterie ist leer. Deshalb ist im Prototypen eine Betriebsanzeige verbaut. Dazu brauchen wir eine LED (Farbe nach Wunsch) und einen Vorwiderstand. Um die Stromaufnahme sehr klein zu halten wird die LED nur mit knapp 1mA bestromt – das reicht für eine Anzeige (man muss sich ja nicht unbedingt das Auge damit ausbrennen können…). Wer will kann natürlich Low-Power-LEDs benutzen.


Lötnägel

Von mir schwerstens favorisiert und empfohlen – aber kein Muss.



2. Lochraster-Aufbau

Nachdem wir alle Bauteile vorbereitet und vorgebogen haben, können wir nun die Leiterplatte aufbauen.
Ausgangspunkt ist wie erwähnt die 18x16 Lötpunktraster-Platine. Die Platine wird aus einem vermutlich größeren Stück heraus gebrochen oder gesägt. Tipp: Mit kleinem Schraubendreher auf Kupferseite kräftig mehrfach vorritzen und dann vorsichtig brechen. Die Kanten mit einer Feile etwas verschönern.

Nun erfolgt die Bestückung der Bauteile nach Plan – dabei auf die Polarität der Elkos achten, ebenso auf die Index-Markierung des IC-Sockels. Bauteile durchstecken, Anschlussbeinchen leicht abbiegen, umdrehen und festlöten. Keine Kurzschlüsse generieren!

Danach werden alle überstehenden Anschlussbeinchen gekürzt – bitte so kürzen, dass nicht auch noch Zinn von der Lötstelle mit weg gezwickt wird…das sieht Scheiße aus…

Hier kommt nun die Gretchenfrage – Kabel direkt einlöten oder eventuell Lötnägel setzen. Ich würde Lötnägel empfehlen!

Wenn alle Bauteile sitzen, werden nun die Leiterbahnen gezogen. Wer Übung hat kann das direkt mit Zinn machen oder aber mit kurzen Drahtstückchen z.B. die abgezwickten Drähte der Widerstände. Gut ausgestattete Bastler haben vielleicht auch eine Rolle Silberdraht? Wenn ja auch hier ein Tipp: Wenn man schöne gerade Drähte haben möchte ist das mit einem vormals gerollten Draht schwierig – dazu einfach ein Stück abzwicken ein Ende in einen Schraubstock spannen und mit einer Zange am anderen Ende ziehen. Der Draht dehnt sich aus und wird wunderbar gerade. Wenn kein Schraubstock vorhanden ist, geht das auch mit zwei Zangen.

Beim Ziehen der Leiterbahnen den Plan beachten und immer wieder kontrollieren.
Nach einigen eingeatmeten Lötdämpfen und tränenden Augen sollte die Leiterplatte nun fertig sein.

Jetzt stellt sich die philosophische Frage lose Testen oder doch gleich einbauen…


3. Testen?

Bei einer kleinen übersichtlichen Schaltung könnte man durchaus alle Komponenten direkt ins Gehäuse einbauen und probieren…aber wenn nun doch ein Fehler drin ist…
Also lieber auf Nummer Sicher gehen.
Wie schon oft gepredigt und in Workshops empfohlen (z.B. von mir) sollte man auch und vor allem als Anfänger ein kleines (billiges) Multimeter haben. Mit so einem Wunderteil erspart man sich unter Umständen langwieriges Probieren und so manchen Blutsturz…

Bewaffnet mit so einem Multimeter wagen wir uns nun an den ersten Test. Zunächst müssen wir unsere Schaltung mit Strom versorgen. Wir löten also den Batterieclip direkt an unsere Platine an – im Endzustand ist das ja nicht so, denn der Schalter ist ja noch dazwischen. Hier unbedingt auf die Polarität achten – rot ist Plus, schwarz ist Minus.
Dann könnte man erst Mal messen ob man in die Versorgungsleitungen einen Kurzschluss eingebaut hat. Mit dem Multimeter dazu einfach den Widerstand zwischen Plus und Minus messen. Der Wert sollte so um die 2kOhm (2000Ohm) liegen. Das sind die zwei 1kOhm-Widerstände die ja, wie wir im Schaltplan lesen können, direkt parallel zur 9V-Versorgung liegen. Dabei aufpassen, durch die großen Elkos kann es einige Sekunden dauern, bis der Wert in der richtigen Größenordnung angezeigt wird – die dicken Dinger müssen sich ja auch erst Mal laden.

Nach dem ersten erfolgreichen Test können wir das Multimeter entfernen und eine Batterie anklemmen. Nun messen wir die Arbeitspunkte in der Schaltung.
Das Multimeter wird dazu auf Gleichspannungsmessung geschaltet. Die Leiterplatte legen wir so vor uns hin, das die Index-Markierung des Sockels nach links zeigt.

Das Masse-Kabel des Multimeters legen wir nun auf die Batteriemasse.
Mit dem Plus-Kabel des Multimeters messen wir nun folgende Punkte:

Batterie-Pluspol – ca.+9,0V (je nach Ladezustand der Batterie)
IC-Pin 8 – ca. +9,0V (Pin 8 ist der linke Pin in der oberen Reihe)
IC-Pin 3 – ca. +4,5V = UB/2 (Pin 3 ist der dritte Pin von links in der unteren Reihe)
IC-Pin 5 – ca. +4,5V = UB/2 (Pin 5 ist der rechte Pin in der oberen Reihe)

Das Plus-Kabel des Multimeters legen wir nun auf den Pluspol der Batterie:
Mit dem Minus-Kabel des Multimeters messen wir nun folgenden Punkt:

IC-Pin 4 – ca. +9,0V (Pin 4 ist der rechte Pin in der oberen Reihe)

Noch eine Anmerkung – die 4,5V beziehen sich natürlich auf eine Batterie mit 9V (!) in Realität (und deswegen sprechen wir auch von ca-Werten) messen wir etwa die Hälfte der Batteriespannung z.B. bei 8,8V -> 4,4V
Sollten die obigen Werte nicht stimmen -> Fehler suchen.


Damit haben wir nun freie Fahrt für das Einsetzen des OPs.
Dazu erst Mal die Batterie wieder abklemmen.
IC-Beinchen sind geschränkt, d.h. sie passen nicht einfach so in den Sockel. Vor dem Einsetzen also die Pins ganz leicht zusammendrücken – am besten vorsichtig auf der Tischplatte stauchen. Der OPA2134 ist zwar nicht extrem empfindlich, aber auch hier gilt nicht zuviel herumfummeln. Ein unruhiges Gescharre mit den Kunststoffsohlen auf dem Teppichboden und man läuft Gefahr den noch unbenutzten OP durch elektrostatische Entladungen zu zerstören.
Beim Einsetzen auf die Indexmarkierung achten – der OP hat (welche Überraschung) auch eine – also Index auf Index!!
Nach dem Einsetzen kontrollieren, ob auch wirklich alle Pins im Sockel sitzen.

Nun wird die Batterie wieder angeklemmt und die Multimetermasse auf Batteriemasse gelegt.
Über den OP sollte sich nun auf einigen Pins der Arbeitspunkt von +4,5V (UB/2) eingestellt haben.
Mit dem Plus-Kabel des Multimeters messen wir nun folgende Punkte:

IC-Pin 2 – ca. +4,5V = UB/2 (Pin 2 ist der zweite Pin von links in der unteren Reihe)
IC-Pin 1 – ca. +4,5V = UB/2 (Pin 1 ist der linke Pin in der unteren Reihe)
IC-Pin 6 – ca. +4,5V = UB/2 (Pin 6 ist der zweite Pin von rechts in der oberen Reihe)
IC-Pin 7 – ca. +4,5V = UB/2 (Pin 7 ist der zweite Pin von links in der oberen Reihe)

Damit haben wir nun beste Aussichten, auf ein problemloses „First Hearing“

Es bietet sich nun an auf dem Tisch die Buchsen und Schalter so anzuordnen, dass die Kabellänge in etwa dem späteren Zustand im Gehäuse entsprechen – hat den Vorteil, dass man beim Endeinbau die Kabel nicht noch mal kürzen muss.

Der Verdrahtungsplan zeigt alle notwendigen Verbindungen. Wie erwähnt ist es bei den kurzen Verbindungen nicht unbedingt notwendig abgeschirmte Kabel zu verwenden – also beschränken wir uns auf einfache Litze. Die einzelnen Kabel nicht zu weit abisolieren, das ist nur ein Risikofaktor für Kurzschlüsse.
Ein kurzer Sicherheitstest für die Kopfhörer – wir legen dazu die Multimetermasse auf Schaltungsmasse (das ist nicht der Minuspol der Batterie) und messen, ob an den Kopfhörerausgängen 0V anliegen…das sollte so sein, denn eine hier anliegende Gleichspannung könnte die Ohrhörer zerstören.

Liegt die gesamte Pracht vor uns auf dem Tisch, wird zunächst der Bass eingestöpselt, dazu am Bass die Lautstärke auf Null drehen. Dann wird der Kopfhörer eingesteckt und vorsichtig aufgesetzt, bei abgeschaltetem Line-Eingang sollte man nun nur ein ganz sanftes „Rauschen“ hören.
Bass vorsichtig aufdrehen – und dann hoffentlich staunen wie gut die Qualität des kleinen
Kerls ist.
Zum Test des Line-Eingangs eine Signalquelle z.B. MP3-Player einstöpseln – vorher Lautstärke auf Null drehen. Den Line-Eingang frei schalten und vorsichtig die Lautstärke am Player erhöhen.

Man wird nun sehr schnell austesten können, wie weit Bass oder Player aufgedreht werden können. Wie bereits erwähnt ist die Schaltung auf für schwache Quellen wie passive Bässe oder niederpegelige Line-Signale ausgelegt. Bei einem aktiven Bass mit hohem Ausgangssignal kann man sich überlegen ob man die 47k-Widerstände erhöht und somit den Bass weiter aufdrehen kann – man nimmt sich damit aber die Möglichkeit auch mal einen passiven Bassvernünftig betreiben zu können.
An dieser Stelle sind natürlich alle Modifikationen erlaubt.

Nach dem erfolgreichen Test geht es nun an den Einbau der Miniamps in das Gehäuse – dazu mehr in Teil 3.

 

[AK]

Nun Teil 3 ist eher unspektakulär - es geht vor allem ums Verpacken…


Gehäuse

Generell ist natürlich kein spezielles Gehäuse vorgeschrieben - lediglich unsere praktische Ader sagt uns, dass eines mit Batteriefach wohl nicht ganz verkehrt wäre.
Die Auswahl an solchen Gehäusen ist nun nicht ganz so groß und wird finden uns mit der Tatsache konfrontiert, dass es entweder zu große oder zu kleine Ausführungen gibt.
Ein guter Rat ist, den Miniamp nicht mit Gewalt in ein Minigehäuse zu pressen - da wird man nicht viel Freude haben.

Das von mir benutzte Gehäuse ist zugegeben etwas eng aber schön handlich. Kosten tut das gute Stück nur 1,65€ - ist aber trotzdem recht stabil.
Im Gegensatz zu einem Bodentreter wird man mit dem Miniamp ja doch eher weniger grob umgehen.

Hat man sich an den Rat gehalten, die Kabel bereits auf die Situation im Gehäuse abzulängen, dann tut man sich nun recht leicht.
Die Bohrungen für Buchsen und Schalter - und natürlich für die optionale LED sind schnell gemacht. Dabei Aufpassen - in ABS verhakt sich schon mal gerne ein Bohrer und macht dabei das Gehäuse oder noch schlechter auch noch die Finger kaputt…

Das folgende Bild zeigt den komplett verdrahteten Miniamp im Gehäuse, die Buchsen wurden mir etwas Heißkleber zusätzlich gesichert:

Und hier ein Bild des geschlossenen Miniamps:

Leistung und so…

Ein paar Gedanken zu Kopfhörerleistung und Lautstärke sollte man sich nun doch noch machen. Wir haben ein Gerät gebaut, das nur auf eine relativ geringe Spannung zurückgreifen kann - eben die 9V.
Für die Ausgangsspannung des OPs bedeutet das, dass theoretisch maximal +/-4,5V an Spannungshub für das Kopfhörersignal zur Verfügung stehen…theoretisch!!
Ein OP hat durch die Innenbeschaltung - und letztendlich ist das nichts anderes als eine kleine integrierte Transistorendstufe - das Problem, dass er niemals seine Versorgungsspannung über seine Ausgänge umsetzen kann. Es fällt wie bei (fast) jeder Endstufe ein Teil der Spannung über den Transistoren ab. Das wird bei zunehmender Last, sprich bei zunehmend niederohmigeren umso schlechter.
Was heißt das nun in Zahlen - nun wir müssen damit rechnen, das uns am Kopfhörer nur ca. +/-2-2,5V zur Verfügung stehen.
Bei gerechneten Scheitelwerten für die Leistung ergeben sich folgende theoretische Maximalleistungen am Kopfhörer:

250Ohm 16mW…25mW
55Ohm 72mW…113mW
32Ohm 125mW…250mW (ab hier wird der OP sogar noch etwas mehr in die Knie gehen...)
16Ohm 250mW…390mW

Bei heute sehr gebräuchlichen 55Ohm Kopfhörern sind wir da bereits deutlich über dem oberen Limit, zumal die max. Leistungsaufnahme dieser Kapseln bei 50-100mW liegt.
Es ist dabei auch zu beachten, dass hier von maximaler Leistungsaufnahme geredet wird - d.h. maximale Lautstärke!! In Realität wird man hier in den meisten Fällen (bis auf die "Es kommt Blut aus dem Ohr"-Usern) eher bei einem viertel der max. Leistung landen.
Einzig ältere 600 Ohm Systeme werden nicht ohrenbetäubend laut sein - das ist aber im Prinzip auch nicht die Aufgabe des Miniamps…

Getestet und für gut befunden wurde der Miniamp mit folgenden Kopfhörern:

AKG K141 600Ohm
AKG K141 Studio 55Ohm
Sony Walkman Ohrhörer 32 Ohm

Mehr Kopfhörer standen leider nicht zur Verfügung.

Generell kann man sagen, dass man die 55Ohm am OP nicht unterschreiten sollte, d.h. bei 32Ohm Hörern oder gar beim sicheren Betrieb von In-Ear-Hörern mit 16Ohm Impedanz bietet es sich jeweils einen Widerstand pro Kanal in Reihe zum Hörer zu schalten und dem OP nicht die wirklich sehr niederohmigen 16 Ohm zuzumuten und ihn in mehr linearerem Bereich zu betreiben.
Hier bieten sich Werte zwischen 47 und 150Ohm an - am besten mit dem Hörer ausprobieren.
Diese Maßnahme ist durchaus auch im Betrieb mit 55Ohm Hörern machbar, so dass die Gesamt-Anschlussimpedanz am OP zwischen 150-220Ohm pro Kanal liegt - das sollte immer noch laut genug sein und schont den OP - und lässt ihn vor allem weniger klirren…

Das wär's - viel Spaß beim Nachbau…

 

[der_bruno]

Diskussions-/Fragen-Thread:

Bass-Mini-Kopfhöreramp