Impedanzwandler: Opamp vs. JFET

[Zwachi]

Grüß euch!

Es ist ja in letzter Zeit sehr leise um das Thema Impedanzwandler geworden, wobei eigentlich noch jede Menge Fragen offen geblieben sind.
Vorerst möchte ich meine Quellen angeben, damit sich die neu Interessierten auch mit dem Thema auseinandersetzen können.

ein heißer Tipp ist mal der Guitar-Letter vom Onkel: http://www.guitar-letter.de/Knowled...esImpedanzwandlersinderGitarrenelektronik.htm

speziell eingegangen auf Spikes bei Opamps wird ebenfalls auf dieser Seite: http://www.guitar-letter.de/Knowledge/ImpedanzwandlerfuerdieElektrogitarre.htm

jedoch fand ich ein paar Widersprüche, gegenüber der oben gelisteten Seiten und zwar im Buch "Technik + Sound Elektrogitarre" von Helmut Lemme, der auf die Opamp Lösung schwört.
AMZ hat ebenfalls unterschiedliche Ansichten über den Opamp (http://www.muzique.com/lab/buffers.htm).
Ein MB User hat einen AD820 Opamp verbaut und scheint damit sehr zufrieden zu sein.

Was ich mir nun von einem Impedanzwandler erwarte:

• weiter Ansteuerungsbereich
• geringe Baugröße
• rauscharm
• möglichst geringer Verbrauch

Meine Absicht ist es, neben dem Impedanzwandler mit der selben Batterie noch einen Alembic Stratoblaster Booster zu versorgen.
Es müsste also eine Parallelschaltung von IW und Booster für die Batterie möglich sein.
Weiteres sollen beide aktiven Elemente über einen DPDT Schalter ausschaltbar sein, es darf also kein Knacks beim Umschalten entstehen! (Lösung: Widerstand?!)
Ein Verpolungsschutz durch eine Diode ist zwar kein Fehler, aber nicht wirklich notwendig..
Gewünscht ist eine Klangfärbung durch Transistor oder Opamp, mit dem True Bypass lässt sich diese dann sowieso umgehen.
Der Kondensator, der die Kabelkapazität ersetzen soll, müsste ein fixer Wert sein, da ich durch C Switch und diverse Push/Pull Pots wirklich mit dem Platz in der Gitarre kämpfe.
Lemme schreibt, dass der V Pot erst nach dem IW mit 25k angelötet werden soll, doch meine Schaltung sieht 2 V Pots vor dem IW vor, stellt das eventuell ein Problem dar?
Wenn ich die Kette richtig verstehe, dann folgt nach den PUs die V Pots, der Toggle, ein Master Tone Pot, parallel zu den PUs der C Switch, vorm Ausgang noch der Impedanzwandler, gefolgt von dem Booster. Letztere 2 durch Bypass auszuschließen.
Ich denke, dass ein Opamp eine wirklich gute Alternative zum Transistor darstellen kann, aber wie würde so eine optimierte Schaltung dann aussehen?

Da ich nunmal kein Elektrotechniker bin kann ich mich nur langsam an die Sache rannähern..

Vielen Dank
LG, Emil

 

[netstalker]

Grundsätzlich kann ein OpAmp genau so Rauschen wier ein Transistor (J-Fet oder nicht).
Der Trick dabei ist den richtigen OP-Amp zu finden...
Ich würde im Meßverstärker -Bereich suchen - einen mit hoher Eingangsimpedanz und (relativ) geringer Verstärkung.
Ein Kandidat wäre evtl. der LT1028 von Linear Technology.
Der kleine rauscht weniger als ein Ohmscher Widerstand - das will was heißen....
Vielleicht findest du beim Googeln nach dem Teil einschlägige Schaltungen.

 

[Florian169]

Der kleine rauscht weniger als ein Ohmscher Widerstand - das will was heißen....
Vielleicht findest du beim Googeln nach dem Teil einschlägige Schaltungen.

Jep, der LT1028 ist gut, rauscht weniger als ein 50 Ohm Widerstand, und ist für Audioanwendungen gedacht. Schaltung ist die Standard. Nur wird der keinerlei Klangfärbung verursachen.

Wenn ich die Kette richtig verstehe, dann folgt nach den PUs die V Pots, der Toggle, ein Master Tone Pot, parallel zu den PUs der C Switch, vorm Ausgang noch der Impedanzwandler, gefolgt von dem Booster. Letztere 2 durch Bypass auszuschließen.

Kann man so machen.

 

[netstalker]

Ja nu --um eine Klangfärbung zu verursachen gibt es ja dann genügend Material: von Filtern über Ringmodulator zum Diodenverzerrer usw. - ein OPAmp alleine wird da nix reissen

 

[Zwachi]

Für gewöhnlich wird den Opamps ein steriler Klang nachgesagt, doch der stört mich in den EMGs auch nicht wirklich..
Mein C Switch wird sowieso eine Kombination aus einfach geschalteten Kondensatoren und Varitone Switch (Kondensatoren in Verbindung mit einem Kleinübertrager mit ca. 3H)

Wirklich wichtig erscheint mir der Ansteuerungsbereich, der mindestens 4V Spitze zu Spitze schaffen sollte, damit die Dynamik auch wirklich erhalten bleibt.
Schwankt der bei den Opamps genauso wie bei den Transistoren?

 

[netstalker]

Du kannst einen OPAMP mit +-15V betreiben; dann hast du max. etwa 28V Sättigung.
Was meinst du mit schwanken? Diese OPAMPs sind absolut linear (wenn man sie entsprechend beschaltet). In so einem Ding sind genau zu diesem Zweck ne Menge Transistoren verbaut - klar dass man bei diskret aufgebauten Amps einen gewaltigen Aufwand treiben muss um diese Linearität zu erreichen. 4 Volt Vss macht der lt1028 mit links; OPAMP ist aber auch nicht gleich OPAMP (siehe Rauschen)

 

[Florian169]

Du kannst einen OPAMP mit +-15V betreiben; dann hast du max. etwa 28V Sättigung.

Am einfachsten wäre +-9V, also zwei 9V Batterien in der Gitarre.

 

[Zwachi]

Hab mit viel Optimismus gerade mal Platz für eine 9V Batterie, da die Gitarre Bühnentauglich sein muss kommt ein Netzbetrieb eigentlich nicht in Frage..

Also eignet sich der LT1028 bestens im Standartbetrieb..


Wie sieht denn das ganze mit der diskreten Lösung aus, angenommen mit selektierten JFets?
Mosfets haben meines Erachtens keine aufregende Verwendung im Bufferbereich..

 

[netstalker]

Wie sieht denn das ganze mit der diskreten Lösung aus, angenommen mit selektierten JFets?
Mosfets haben meines Erachtens keine aufregende Verwendung im Bufferbereich..

Ganz einfach - wesentlich aufwändiger um die von dir geforderte Linearität zu erreichen.
Aber jetzt mal ganz anders gefragt: hast du das notwendige Hintergrundwissen um so was aufzubauen? Sorry wenn ich so direkt frage - aber einen Amp zu designen den du haben möchtest ist sicher kein Studium der E-Technik notwendig - aber ein gesundes Grundlagenwissen in der E-Technik ist da schon erforderlich.

Übrigens: Standarten werden vorneweg getragen; das ist der Standard.....

 

[Zwachi]

Wie oben schon erwähnt bezieh ich mein Wissen von den diversen Seiten, Elektrotechnik Basiswissen aus der HTL habe ich schon, das hat mit Audiotechnik jedoch herzlich wenig zu tun, da es sich dabei eher um Schutzmaßnahmen, Dreieck/Sternschaltungen und Messtechnik konzentriert.

Ich möchte ja nicht das Rad neu erfinden, sondern mich auf ein fertiges Layout abstützen und dieses mit Verbesserungsvorschlägen zusammenlöten.
Mir ist schon klar, dass das die üblichen Schaltpläne wahrscheinlich ohne große Mankos funktionieren würden, aber warum nicht mal fragen, was man besser machen könnte..

 

[Thhherapy]

Also eignet sich der LT1028 bestens im Standartbetrieb.

Mit genügend hoher Versorgungspannung schon, aber bei 9V wird es mit dem trotzdem knapp. Wenn du "9V" Akkus mit wirklichen 7,2 oder 8,4V nimmst, sowieso.
Der Regler selber brauch ja auch noch einen gewissen Teil.
Der weite Ansteuerungsbereich scheint dir ja wichtig zu sein.
Kann ich aber verstehen. Mittlerweile betreib ich fast alle meine Effekte mit 18V und man hört den Unterschied.

 

[Zwachi]

Wie sieht's denn mit einem TL061 oder TL072 aus?
Oft werden auch TL081 oder TL071 verwendet.

Ich hab wirklich nur eine 9V Batterie zur Verfügung..

 

[Florian169]

Einfache Möglichkeit: 2 AA-Batterien und ein LT 1301 Aufwärtswandler, dann hättest du stabile 12V
Oder 9V Batterie und dann auf 18V aufwandeln.

 

[netstalker]

phantomspeisung sag ich da nur ......
Das Signal über Koppel - Cs ein-/auskoppekn, die Ub über Gleichspannung durchs Kabel.

 

[Telefunky]

Ganz einfach - wesentlich aufwändiger um die von dir geforderte Linearität zu erreichen. ...

Linearität hin oder her...
in den beiden bestklingenden Lösungen meines Werkzeugkastens folgt dem FET direkt ein bipolares Exemplar.
(im Telefunken Impedanzwandler als Doppeltransistor realisiert, im einer Novanex Vorstufe aus 'normalen' Bauteilen)
der LT1028 hat ja eine beeindruckende Papierform... aber das muss nichts heissen

cheers, Tom

 

[Thhherapy]

Einfache Möglichkeit: 2 AA-Batterien und ein LT 1301 Aufwärtswandler, dann hättest du stabile 12V
Oder 9V Batterie und dann auf 18V aufwandeln.

Mit einem ICL7660S oder MAX1044 von 9V auf 18V z.b.
Dann hast du auf jeden Fall genug Spielraum.
Die brauchen auch nicht sehr viel Platz.

Nur braucht man dann noch ein kleines bischen mehr Strom.

 

[DerOnkel]

Das größte Problem bei Operationsverstärkern ist der Aussteuerbereich. Übliche Schaltungen, wie zum Beispiel der TL061 schaffen bei einer Versorgungsspannung von 9V mit Ach und Krach 2,3Vs, also in etwa 4,6Vss. Das mag für viele Anwendungen ausreichend sein, aber wenn die Spitze aus dem Pickup im Anschlagmoment sich über 2,3Vs hinausbewegt, ist bei einem normalen Buffer (Verstärkung = 1) schon Feierabend. Was bei einer Verstärkung von 2 passiert, kann man sich dann denken: In beiden Fällen entstehen harte Verzerrungen in der Signalspitze. Das gilt für alle normalen Operationsverstärker, egal, wer sie herstellt und wie sie heißen.

Abhilfe schaffen nur zwei Möglichkeiten:

1. Eine größere Betriebsspannung oder

2. die Nutzung eines Rail-To-Rail-OPs

Die Sache mit der Betriebsspannung ist ein zweischneidiges Schwert:

18V heißt auch doppelter Platz und der steht nicht immer zur Verfügung.

Eine Phantomspeisung ist auch nicht jedermanns Sache, denn zumindest in diesem Bereich der Signalkette ist man dann nicht mehr mit dem üblichen Standard kompatibel. Wenn das nicht stört... wunderbar! Wenn man seine Breakout-Box oder sein spezielles Instrumentenkabel zum Gig vergessen hat...

Eine Vergrößerung der Betriebsspannung durch eine Ladungspumpe birgt auch gewisse Risiken. Da baut man sich immer einen Oszillator in das Instrument ein. Wenn diese Frequenz nicht durch geeignete Filter ausreichend gedämpft wird, verbleiben Anteile im Signalspektrum. Dann fehlt nur noch eine geeignete nichtlineare Kennlinie und schon haben wir die schönsten Intermodulationsverzerrungen.

Sieht man einmal von der Nutzung von SMD-Bauteilen ab, haben OP-Schaltung im Hobby-Bereich auch noch einen weiteren Nachteil gegenüber diskreten Lösungen: Die Schaltung benötigt deutlich mehr Platz! Auf der gleiche Fläche kann man leicht 3 diskrete Schaltungen unterbringen!

Wie immer gibt es nicht den Königsweg. Bei gegebenem Aussteuerbereich von 3Vs an 10kOhm und 1nF benötigen diskrete JFET-Schaltungen im A-Betrieb immer einen Strom zwischen 2 und 3mA. Der TL061 beglückt einen da mit gerade mal 600µA, aber eben nur bis 2,3Vs. Natürlich kann man die diskrete Schaltung durch einen geeignete Gegentaktendstufe im AB-Betrieb erweitern. Damit sinkt dann die Stromaufnahme, aber dafür wird der Flächenbedarf wieder größer...

Meine Absicht ist es, neben dem Impedanzwandler mit der selben Batterie noch einen Alembic Stratoblaster Booster zu versorgen.

Warum willst Du Dir damit das Leben schwer machen? Das "kostet" Dich mindestens einen Drehschalter mit drei Positionen...

Durch die unvermeidlichen Parameterstreuungen wird der Aufbau des Stratoblaster Booster mit definierten Eigenschaften fast unmöglich. Ich hatte schon einmal so eine Schaltung in den Händen, die überhaupt keine Verstärkung machte, weil einfach eine falsche Abschnürspannung des JFET vorlag.

Da ich nunmal kein Elektrotechniker bin...

... wirst Du mit dem JFET-Verstärker sicherlich viel Spaß haben!

Lemme schreibt, dass der V Pot erst nach dem IW mit 25k angelötet werden soll, doch meine Schaltung sieht 2 V Pots vor dem IW vor, stellt das eventuell ein Problem dar?

Unter Umständen muß man dann die Eingangschaltung der OP-Schaltung geeignet anpassen. Es kommt darauf an, was man da haben möchte. So pauschal kann man da leider nichts zu sagen.

Wenn ich die Kette richtig verstehe, dann folgt nach den PUs die V Pots, der Toggle, ein Master Tone Pot, parallel zu den PUs der C Switch, vorm Ausgang noch der Impedanzwandler, gefolgt von dem Booster.

Nö, denn der Stratoblaster Booster hat keinen wirklich niederohmigen Ausgang!

Ulf

 

[Zwachi]

Das ändert natürlich alles.. mal wieder!

Schade, dass du nicht etwas in den Rail to Rail Opamp eingegangen bist.. (das entspräche dann ja meinem ersten Vorschlag, dem AD820)
Das Platzproblem betrifft nur die Batterie, flächig gesehen hab ich etwas Spielraum, da zwischen Drehschalter des C Switches, sowie Potis noch genügend Platz bis zum Deckel ist, Veroboards von ich sag mal vorsichtig 1x 40x40mm und 1x 40x30mm bei einer Höhe von 10mm haben Platz.
Die Phantomspeisung empfand ich früher in der Theorie genial, aber praktisch ist es so, dass ich einen doch recht hohen Kabelverschleiß habe, da ist die Batterie noch die Sicherste Lösung.
Lemme erwähnt in seinem Buch, dass die von ihm vorgeschlagene Opamp IW Schaltung mit 9V Batterie, eine Ausgangsspannung von 6V Spitze-Spitze rausholen kann, und das mit einem TL061..
Reicht das nicht schon aus?
Welcher Booster in dem Größenmaß eignet sich denn dann besser?
Gibt es eventuell Booster-Buffer Kombinationen?

 

[Zwachi]

Habe jetzt etwa das, was ich suche gefunden:

Hier der Schaltplan dazu:
In dem Layout ist ein Spannungsverdoppler integriert, der Boost sollte bis zu 20dB schaffen und im meinem Elektronikfach geht es sich auch noch irgendwie aus.

Eignet sich das Teil denn für einen Onboard Preamp?

 

[Thhherapy]

?

Der Schaltplan passt aber nicht zum Board.