Workshop - Preamp für Bass

von AK, 21.12.04.

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  1. AK

    AK HCA Bass/Elektronik HCA

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    Erstellt: 21.12.04   #1
    Workshop Preamp für Baß

    Hier nun, wie angeregt, ein kleiner Workshop zum Bau eines einfachen Bass-Preamps ohne Klangregelung.
    Die Schaltung läßt sich recht einfach mit einer Lochrasterplatine aufbauen.
    In der momentanen Dimensionierung lassen sich mit dem Poti Verstärkungen von 1,2 - 3,3fach ( 1,7 - 10,5dB).
    Die Verstärkung berechnet sich vereinfacht mit der Formel:

    V = ((R6 + P) / R7)+1 wobei P der eingestellte Wert des Potentiometers (0 bis 100kOhm) ist

    Umrechnung in dB:

    V(dB)=20*log(V)

    Die Schaltung:
    [​IMG]

    Etwas zu den Bauteilen:
    Mit R3 und R4 wird der "Arbeitspunkt" der Schaltung auf 4,5V eingestellt, das ist die Mitte zwischen 0V und 9V. Das Eingangssignal wird mit C1 eingekoppelt. Wie jedes Audiosignal ist auch ein Baß-Signal eine Wechselspannung und die kann nun um diesen Arbeitspunkt ausgelenkt werden. Mit R2 und C4 wird die Versorgungsspannung für den Arbeitspunkt vom Rest der Schaltung entkoppelt und stabilisiert. R5 und C2 eliminieren als Tiefpaß etwaige hochfrequente Störfrequenzen. Das Potentiometer, R6 und R7 sind die den Verstärkungsfaktor bestimmenden Bauteile, siehe dazu die Formel oben. Mit C3 werden hohe Frequenzen bedämpft, ohne C3 neigt die Schaltung zum Schwingen. Mit C5 werden tiefe Frequenzen bedämpft um den Frequenzgang nach unten abzurunden. Je größer C5 bei umso tieferen Frequenzen setzt die Bedämpfung ein.
    Mit C7 wird das Signal ausgekoppelt und mit R8 definiert für nachfolgende Eingänge abgeschlossen.
    C6 dient zur Entstörung der Versorgungsspannung und R9 ist der Vorwiderstand für die LED.

    Durch Einsatz eines 220kOhm Potis kann man den Verstärkungsbereich auf 1,2 - 5,9fach ausdehnen dies entspricht 1,7 - 15,4dB. Man muß aber die Größe des Eingangssignal immer berücksichtigen. Wie erwähnt liegt der Arbeitspunkt auf 4,5Volt. Der Operationsverstärker kann eine maximale Auslenkung von +/- 3,5Volt ausgeben. D.h. ist das Eingangssignal zu groß clippt der Operationsverstärker, weil er einfach nicht mehr Spannung ausgeben kann.
    Ein Beispiel: ist das Signal eines Basses maximal 300mVss (d.h. +/-150mV) dann wäre das Ausgangssignal bei 5,9facher Verstärkung 1,77Vss (d.h. +/-885mV) also kein Problem. Haben wir nun aber ein kräftiges Signal eines aktiven Basses von 1,8Vss (+/- 0,9V) ergäbe das 10,6Vss (+/- 5,3V) und der OP clippt. Man sieht also, daß die Verstärkung nicht beliebig gewählt werden kann. Im Zweifelsfall ausprobieren und ggf. die Werte anpassen.

    Der Aufbau:
    [​IMG]


    Hier alle benötigten Bauteile:

    R1 4,7Mohm 0,25W
    R2 10kohm 0,25W
    R3 1Mohm 0,25W
    R4 1Mohm 0,25W
    R5 220kohm 0,25W
    R6 10kohm 0,25W
    R7 47kohm 0,25W
    R8 10kohm 0,25W
    R9 1kohm 0,25W

    C1 47nF MKT
    C2 47pF Keramik
    C3 22pF Keramik
    C4 10uF Elko 16V
    C5 47uF Elko 16V
    C6 10uF Elko 16V
    C7 22uF Elko 16V

    IC TL071

    P 100kOhm linear

    LED rot 5mm
    8poliger IC-Sockel
    1 Klinkeneinbaubuchse stereo
    1 Klinkeneinbaubuchse mono
    1 Schalter 3xUm
    1 Batterieclip
    Gehäuse, Reglerknopf

    Für die Widerstände reichen Standard Kohleschichtwiderstände völlig aus. Die Kondensatoren sind ebenfalls Standardware, bei den Elkos beachten, das mindestens 16V-Typen benutzt werden. Der Operationsverstärker ist ein rauscharmer Standard OP im 8-poligen Gehäuse, die nicht benutzten Anschlüsse bleiben einfach frei.
    Das teuerste Bauteil ist der 3fach - Umschalter, wer hier sparen will, kann einen 2fach Umschalter einsetzen, muß aber dann auf die LED-Anzeige verzichten.

    Ich werde im Laufe der Woche noch ein paar Diagramme anfügen die den Verlauf der Verstärkung über die Frequenz zeigen.

    Viel Spaß beim Aufbau - bei Fragen einfach melden.
     
  2. AK

    AK Threadersteller HCA Bass/Elektronik HCA

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    Erstellt: 23.12.04   #2
    Hier nun der technische Nachtrag zum Preamp.

    Der Klang des Preamps ist über den Frequenzbereich neutral, d.h. er verfälscht das Bass-Signal nicht. Im nachfolgenden Diagramm sieht man, wie sich der Verstärkungsfaktor über die Frequenz verhält und zwar bei auf Null gedrehtem Poti und bei vollaufgedrehtem 100k bezw. 220k Poti.
    Ein Frequenzgang eines Amps oder Preamps wird immer ein Kompromiss sein. Lässt man am Hochpass (das ist der Kurvenabstieg zu den tiefen Frequenzen hin) zu tiefe Frequenzen passieren ist Wummern und Trittschallempfindlichkeit vorprogrammiert, setzt das Filter erst bei höheren Frequenzen ein, nimmt man unter Umständen die gewünschten Frequenzen weg.
    Am Tiefpass (das ist der Kurvenabstieg zu hohen Frequenzen hin) sollte man auf keinen Fall zu viele hohe Frequenzen durchlassen, denn das würde einerseits den Preamp instabil machen, andererseits Störeinstreuungen Tür und Tor öffnen. Im Fall eines zu früh einsetzenden Tiefpasses würde man die hohen Frequenzen so beschneiden, daß dem Bass-Signal der Knack fehlen würde. Man sieht, daß die Auslegung sehr sorfältig erfolgen muss.

    [​IMG]

    Hier noch ein Foto des Prototypen, allerdings ohne Schalter nur zur Überprüfung des Klanges.

    [​IMG]

    Ich werde noch einen kleinen dritten Teil anhängen, in dem ich wie gewünscht den Preamp mit Klangregelung vorstelle. Dies allerdings ohne Platinenverdrahtungsplan.
     
  3. AK

    AK Threadersteller HCA Bass/Elektronik HCA

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    Erstellt: 28.12.04   #3
    Hier nun die Ergänzung des Preamp um eine Klangregelung.
    [​IMG]

    Mit R16 kann der Bass-Anteil geregelt werden (ca. +/- 8dB), analog mit R15 die Höhen (ca.+/-6dB)
    Macht man R13 und R17 kleiner, vergrössert sich der Regelbereich des Bass-Potis, ensprechend bringt eine Verkleinerung von R14 und R19 eine Vergrößerung des Höhenregelbereiches. Aber auch hier gilt, durch die relativ kleine Versorgungsspannung von 9V (+/-4,5V) kann man nicht beliebig hoch verstärken.
    Die Frequenzen sind für Bass eigentlich ganz brauchbar gewählt, es gilt für Experimente: Vergrößern von C11 -> Bassregelfrequenz wird nach unten verschoben (entsprechend bringt eine Verkleinerung ein Anheben der Frequenz). Beim Höhenregler ist C12 Frequenz-bestimmend.
    Der Operationsverstärker ist ein rauscharmer Dual-OP.

    Achtung Korrektur! Leider habe ich im Schaltplan eine Verbindung vergessen.
    Die Widerstände R17 und R19 sind verbunden und müssen zusätzlich noch mit Pin 7 des OP verbunden werden - sorry, falls sich jemand damit ärgern musste, ich weiss auf jeden Fall von einem der mich darauf hingewiesen hat, daß da was nicht funkt, wenigstens konnte ich dann helfen (Gruß an Lübbe :o )
    Denn Schaltplan werde ich noch korrigieren.
    Edit: Ist jetzt korrigiert!
     
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