Onboard Piezo/Magnetic Preamp DIY

[Zwachi]

Grüß euch,

Da ich kürzlich Graph Tech Ghost Piezo Reiter erstanden habe und in einer meiner Strats verbaut habe, möchte ich mich nun an den Preamp ranmachen.

Die Idee wäre, sowohl für Piezo als auch für die magnetischen Pickups jeweils eine Op-Amp Gainstage mit Klangregelung im Feedback zu nutzen und hinterher über einen Blend-Potentiometer zusammenzumischen.

Die Gitarre hat nur 2 Poti-Bohrungen, was ich eigentlich auch dabei belassen möchte, deswegen der On-On-On Schalter, mit dem man auswählt, welches Signal gegen Masse geschaltet wird, oder ob beide durchgehen, dadurch dient der Blend-Regler auch als Volume Poit für's durchgehende Signal, während das andere auf Masse liegt.

Basierend auf dem Clarifier Preamp von Craig Anderton, habe ich die Schaltung dahingehend verändert, dass statt dem James-Tonestack ein aktiven BMP Tonestack im Feedback sitzt.
Der Clarifier liefert laut Anderton einen 6dB Boost bei neutraler Klangeinstellung.

Im Prinzip ist es ein nicht-invertierende Gainstage, ich bin aber trotzdem noch nicht dahinter gekommen, wie man die Verstärkung in diesem Fall berechnet, hat jemand einen Tipp für mich?

Taugt die Schaltung was für die Anwendung?

Klar könnte man das ganze mit einem 4fach Op-Amp aufbauen und die Klangregelung passiv ausführen, aber ich finde die Feedbacklösung doch wesentlich eleganter, da kleiner und batteriekonsumarmer.

 

[TheByte]

Hi,

Im Prinzip ist es ein nicht-invertierende Gainstage, ich bin aber trotzdem noch nicht dahinter gekommen, wie man die Verstärkung in diesem Fall berechnet, hat jemand einen Tipp für mich?

Ja, Übertragungsfunktion (F=Ua/Ue) aufstellen und los geht's
Aber das sieht doch aus, wie in LTSpice gezeichnet, warum benutzt du nicht einfach den Simulator?
Einfach deine gegebenen Werte festsetzen und etwas mit den anderen experimentieren, bis das Ergebnis im Rahmen liegt.
So mache ich das zumindest, wenn mir die Schaltung danach aussieht, als müsste ich erstmal eine Seite rechnen...
Wobei du hier die beiden Rückkopplungspfade prinzipiell parallelgeschaltet ansehen kannst, daher ist die Rechnung nicht mehr so lang.

MfG

 

[Zwachi]

Ich benutze LT Spice eigentlich nur für's Zeichnen von Schaltplänen, mit Simulationen hab ich mich noch nicht beschäftigt.
Normalerweise versuche ich die Schaltungen auf Papier zu verstehen..

Überschlagsmäßig:
(2,2k + 50k) // (10k + 50k)
(10k // 2,2k)

Kann aber nicht stimmen, da die 50k vom halben Tone Pot zwischen R3 und R4 bzw. R2 und 10k liegt.
Eine ungefähre Berechnung würde mir schon reichen, nur um zu sehen, ob der Aufbau so Sinn macht.

Danke sehr!

 

[murle1]

Und ich verstehe nur Bahnhof!! ;-)

 

[Zwachi]

Und ich verstehe nur Bahnhof!! ;-)

Vielleicht kann ja Ulf, @DerOnkel oder @Helmuth Lemme Licht ins Dunkel bringen?

Allzu kompliziert ist die Schaltung nicht.
Ich würde nur gern wissen, wie viel Verstärkung die Schaltung neutral eingestellt bringt.
Wünschenswert wäre zwischen 3-6dB.
Soll ja kein Booster oder Overdrive sein, sondern eine brauchbarere Klangregelung als die passive Form und eine buffernde Wirkung (=eine Spur mehr Höhen) auf's folgende Kabel.

 

[hottube]

doch - die Schaltung ist in sofern verzwickt, da sie Frequenzabhängig ist.

Ohne Komplexe Rechnung wirst Du da zu Fuss nicht weiterkommen http://de.wikipedia.org/wiki/Komplexe_Wechselstromrechnung

der Vorschlag von TheByte mit LT-Spice ist hier vermutlich der einfachere Weg.

 

[TheByte]

Hi,

ich mache nachher mal, wenn es nicht zu spät wird, eine Rechnung "zu Fuß" und lade sie hier hoch.
Das "blöde" ist halt, dass, hottube hat es erwähnt (vielen Dank, das habe ich nicht explizit), die Schaltung frequenzabhängig und somit nicht
durch eine Rechnung ausreichend zu bestimmen ist. Man kann ein paar Stützstellen berechnen und hat dann ein grobes Bild.
Aber einfacher ist da eine AC-Analyse in SPICE, geht auch ganz simpel, da gibt es gute Tutorials wie Sand am Meer

MfG

 

[hottube]

hier die Simulation

Q&D so zusagen... (schau noch mal ob alle Bauteile korrekt sind)

der Strich ist der Verlauf, gepunktet der Phasenverlauf (rund 6db Verstärkung )

Die Analyse über den Frequenzbereich ist die Ziele
.ac dec 100 20 20000

.ac ist die Quelle AC 1 (ok nicht ganz es ist der Befehl der sich hier auf AC 1 bezieht)
dec die Dekadische Einteilung der Achse
100 Punkte je Einheit auf der Achse
20 - 20000 ist der Frequenzbereich in Hz

Den Einstieg zu LT-Spice gibts hier: http://de.wikipedia.org/wiki/LTspice

 

[TheByte]

Und jetzt noch für R6 und R7 zwei Variablen einführen und mit STEP hoch- bzw. runterzählen lassen, dann gibt es den Verlauf über die Potistellung dazu
Meine Rechen-Erfolge halten sich gerade noch in Grenzen, meine zunächst als annehmbaren Vereinfachungen waren wohl nicht korrekt.

Im Prinzip bekommt man aber durch das ESB unten die zwei Spannungen in den Rückkopplungszweigen, womit man die Spannung am IN- des OpAmps erhält
(falls ich das gerade richtig zusammengekritzelt habe...). Diese Spannung ist am idealen OpAmp gleich Ue. Rührt man alles geschickt zusammen und formt nach
Ua um, so kann man den Betrag des komplexen (Ua/Ue) bilden und erhält den durchgehenden Plot aus obigem Schaubild.
Trennt man Imaginär- und Realteil der Funktion und rechnet arctan(Im/Re), so erhält man praktischerweise den Phasengang aus dem Schaubild (gestrichelt).

Sollte um die Uhrzeit eigentlich noch klappen, aber... Ist auch schon etwas her mit der Vorlesung

MfG

 

[Zwachi]

Vielen lieben Dank für die Bemühungen, hatte nicht erwartet, dass sich so schnell, so viel Kompetenz auffinden lässt!

Eine Verstärkung von rund 6dB wäre ja sogar optimal.
Notfalls kann man ja einfach einen Widerstand (R8 & R16) in serie vor dem Schalter erhöhen und quasi den Output drosseln, wenn's trotzdem zu viel Verstärkung werden sollte..
Werd mich sobald ich etwas mehr Zeit finde, an ein Lochrasterlayout machen und hier reinstellen, falls andere an dem Preamp interessiert sein sollten.

Mit LT Spice werd ich mich in naher Zukunft auch mal richtig auseinandersetzen, hilft ja auch bei den ganzen Röhrenpreamps an denen ich ab und an bastle..

Gibt's vielleicht noch Verbesserungsvorschläge, bevor ich mich an den Aufbau mache?

Die Idee ist, diverse exotische Schaltstellungen wie PUs parallel OoP oder dergleichen mit den ausgelöschten Frequenzen wieder zu unterstützen, bzw. wenn die Piezo Elemente dazugeblendet werden, alles aufeinander abstimmen zu können.

Die aktive Version vom BMP Tone Regler hab ich aus einem Musikding Bausatz entnommen, ich geh davon aus, dass die Regelkurve des Preamps, der des Effektgerätes einigermaßen ähnlich sein wird, nur eben um ~6dB nach oben verschoben..
Ähnlich wie der übliche James TS im nicht invertierenden Feedback Loop verglichen mit dem invertierendem Loop im Clarifier.

 

[hottube]

ahh jetzt ja - da ist die Schaltung von Invertierend auf nicht Invertierend umgestrickt worden

die Ghost Piezo Reiter sind eigentlich gedacht für diesen Preamp:

den nach zubauen macht m.E wenig Sinn, dass Teil hat einfach zu viele Bauteile!

Alle Brückchen werden parallel betrieben, Rin des Preamp ist etwas mehr als 1Meg.
Die Entzerrung erfolgt über einen 3 Fach Klangregler, wie er im HiFi Bereich üblich ist. (mit Festwerten - keine Potis)
Das Ergebnis ist so gut, dass es in den meisten Fällen schon für die PA reicht.

 

[Zwachi]

Interessant wäre in dem Fall nur die obere Schaltung mit nicht-invertierendem Eingang, da 6dB Boost.

Bzw. was wäre von einem Mix der beiden zu halten?
zB. die Piezoelemente mit 6dB geboostet und die magnetischen Pickups ohne Verstärkung?

Ich geh mal davon aus, dass die Piezoelemente ohnehin weniger Ausgangsleistung haben im Vergleich, speziell wenn sie parallel geschalten sind.

Meinst du, dass ich noch einen Buffer vor der Piezo-Klangregelung brauche?
Sowas wie den hier, um 1M Eingangsimpedanz zu erhalten?

Der Ghost Preamp wäre mir zu aufwändig, auch der Platz wäre nicht vorhanden, wenn ich das Teil mit üblicher Bauteilgröße bauen würde..
Hast du zufällig einen Schaltplan von dem?

 

[Zwachi]

Ich hab mich mal ein bisschen mit der Schaltungssimulation gespielt.
An dieser Stelle nochmal danke, Hottube!

Jedenfalls macht es Sinn, die Spannungsversorgung zu ändern, da die Split Power Supply mit +/- 4.5V nicht über eine Stereoklinkenbuchse unterbrochen werden kann.
Daher möchte ich den - Pol der Batterie an Masse legen.
In der Schaltungssimulation ergab sich, dass die Verstärkung auf 1,3dB herab gefallen ist (vorher 6dB).

Nun steh ich vor dem Problem, dass mir der OP-Amp schon zum 2. mal abgeraucht ist, offenbar gibt's Probleme mit der neuen Spannungsversorgung.
Könnte da vielleicht kurz jemand drüberschauen, was da nicht passt?

Ich hab den Preamp doppelt aufgebaut, also mit einem TL072.

 

[hottube]

Beim Realen Aufbau hast Du sicher Kondensatoren am Ein und am Ausgang eingesetzt um die Potentialverschiebung von 4,5V darüber zu realisieren, das war bei der vorhergehenden Symmetrischen Versorgung nicht erforderlich.
Wie hat die Schaltung mit der Symmetrischen Versorgung funktioniert? Sound OK?

Wird der OPV warm? oder stirbt der kalt?
Wenn er nicht sofort eingeht kannst Du die Spannung zwischen + und - Eingang eines OPV mit dem Multimeter messen? Diese muss gegen 0V gehen, auch 100 - 200 mV sind noch OK - dass kann durch die Messstrippen verursacht werden. ggf. einfach einen 330R Widerstand mit der Batterie in Reihe. Oder hast Du ein Labornetzteil mit Strombegrenzung?

Lass die Simulation mal bis 1 MHz laufen. Gibt es dort eine Resonanzüberhöhung die die Schaltung zum Schwingen bringt?

 

[Zwachi]

Ich hab die Schaltung wie oben auf Lochrasterplatine aufgebaut.
Der Op-Amp wird richtig heiß und richt verbrannt..
Den Verpolungsschutz, also die Diode hab ich weglassen, eine Verpolung kann ich aber denk ich ausschließen.

Kondensator am Eingang und Ausgang?
Meinst du am nicht inventierenden Eingang und Ausgang des Signals?
Da hab ich keine Kondensatoren..

Ich werd morgen mal mit meinem Multimeter messen..

Die symmetrische Version hab ich gar nicht aufgebaut, da ich eigentlich keinen Platz für einen extra Schalter zum Einschalten des Preamps habe.
Bisher hat der Tone Regler aber keine Wirkung gezeigt, solang der Op-Amp noch nicht verraucht ist

Hab grad 6,8V zwischen nicht inventierenden Eingang (Input) und Output gemessen.

 

[hottube]

>Kondensator am Eingang und Ausgang?
>Meinst du am nicht invertierenden Eingang und Ausgang des Signals?
>Da hab ich keine Kondensatoren..

mit DC Entkoppelung:


Verbesserungsvorschlag das ganze 2-Stufig aufbauen. Das Filter sollte mit der Invertierenden Schaltung aufgebaut werden. Mit dem Impedanzwandler vorne weg - hiermit kannst Du auch noch +6 dB realisieren.
Es kann gut sein dass Du in Deiner Version einen Oszillator gebaut hast. Invertierende und nicht-Invertierende Schaltung sind nicht 1:1 ineinander überführbar.

>Bisher hat der Tone Regler aber keine Wirkung gezeigt, solang der Op-Amp noch nicht verraucht ist



>Hab grad 6,8V zwischen nicht invertierenden Eingang (Input) und Output gemessen.

über die beiden Eingänge des OPV sollten die 0 Volt messbar sein. Ein OPV versucht die Spannung zwischen dem "+" und dem "-" Eingang auf 0 Volt auszuregeln. Das gelingt, wenn die Schaltung korrekt arbeitet.

allgemein:
Beim Aufbau hat man es etwas einfacher, wenn man die Schaltung ausdruckt. Beim Aufbau werden alle gelöteten Bauteile und Verbindungen mit einem Textmarker hervorgehoben. (aber wirklich nur die Verbindungen die tatsächlich gelötet sind)
Das gleiche geht auch beim Überprüfen - alle überprüften Bauteile und Verbindungen markieren.

 

[Zwachi]

Die verbesserte Version hätte zwar mehr Bauteile, dafür würde sich die Verstärkung über einen Trimmer in der Rückkoppelung des Impedanzwandlers einstellen lassen (zB. 1M), was praktisch für das Abstimmen zwischen Piezo und magnetischen PUs wäre..
Ich weiß nur noch nicht, was V3 / AC1 darstellen soll?