Verstärkung vom TDA2822M auf 1x reduzierbar?

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Martin873
Schaut ab und zu mal vorbei
#1 erstellt: 03. Okt 2013, 17:42
Hallo.

Ich habe mir den folgenden Kopfhörerverstärker mit dem TDA2822M gebaut.

Kopfhörerverstärker mit TDA2822M

Leider bekomme ich die Verstärkung nicht weiter reduziert ohne dass er instabil wird, darum habe ich Spannungsteiler vor die Eingänge gesetzt.
So wie dort gezeigt ist die gesamt Verstärkung perfekt, sogar noch etwas höher als nötig aber der Lautstärkeregler reagiert schön sanft.
Das Problem ist dass ein Mobilfunkmast in unmittelbarer nähe massive Störungen einspeist.
Je nach Position des Kopfhörerkabels ist keins bis recht lautes rauschen zu hören, wenn man das Kabel gerade spannt sind auch typische Handy-Störgeräusche hörbar.
Woanders (kein Funkturm in der nähe) ist kein Rauschen zu hören.

Ich meine nicht das Grundrauschen vom TDA2822M bei zu hoher Verstärkung. Ist kein Handymast in der Nähe ist bei der jetzigen Verstärkung nicht das geringste Rauschen zu hören.

Er wird an 2x 1,5V Mignon Batterien betrieben. Eine höhere Betriebsspannung ändert nichts.
Der Verwendete Kopfhörer hat 2x 32 Ohm.
Klanglich finde ich die Schaltung hervorragend, nur die Störgeräusche nerven.
Kann man die Verstärkung irgendwie noch weiter absenken?
Oder gibt es eine Möglichkeit die Schaltung gegen Störungen abzuhärten?
Kleine Kondensatoren an den Ein/Ausgängen ändern nicht das geringste.
Rentner323
Stammgast
#2 erstellt: 03. Okt 2013, 18:28
Die Feldstärke sinkt quadratisch mit dem Abstand, unwahrscheinlich das es vom Mast kommt, wird wohl eher dein eigenes Handy sein oder andere Geräte in der Umgebung.

Was ist die Signalquelle?
Wie sieht dein Layout aus? Lochraster/Geätzt? (Foto der Schaltung)
Martin873
Schaut ab und zu mal vorbei
#3 erstellt: 03. Okt 2013, 22:26
Andere Geräte in der Umgebung kann ich ausschließen, WLAN, Handy und auch Sicherungen aus gehabt.
Außer dem Mobilfunkmast könnte natürlich auch etwas anders in der Nachbarschaft betrieben werden, spät nachmittags und abends werden die Störungen schlimmer.
Der Funkmast steht ca 100-150m entfernt auf einem hohen Gebäude und eine der Antennen is in diese Richtung ausgerichtet.
Ich hatte anfangs auch erst ein anderes Gerät, vor allem SNT, in verdacht.

Signalquellen waren TV, PC, PocketPC und MP3-Player.
Auch ohne Signalquelle tritt das Rauschen etc. auf, es schwankt wenn die lage des Kabels vom Kopfhörer verändert wird.
Wenn das Kabel eher "Wellenförmig" als gerade liegt verschwinden die Störungen im Idealfall komplett, ist es gerade gespannt ist es am schlimmsten.
Das Problem besteht nur hier auf dem Grundstück, ich hatte den Verstärker mal mitgenommen und woanders getestet und dort waren diese Störungen nicht zu hören.

Aufgebaut auf Lochraster Platine.
Einmal mit rechteckiger, geschlossener Masse komplett um die Platine rum, und ein Aufbau mit zentraler Masse.
Kein Unterschied hörbar.
Kabel sind geschirmt und kurz.

IMG_0888

Das ist der erste Aufbau mit Masse rings um die Platine.
Hier noch mit einem Kondensator mehr und Entstördrossel.
Selbst an einem billigen 9V Steckerschaltnetzteil waren nur die bekannten Störungen wie auf Batterie hörbar.
Noch ein "altes" Foto vor dem Zusammenbau, ein Foto vom gesamten Aufbau könnte ich morgen reinstellen, aber die Kabel sind wie gesagt geschirmt und sehr kurz.


Deshalb möchte ich die Verstärkung so weit wie möglich verringern, aber mit Veränderung der Gegenkopplung wird es nur instabil, und ich weis nicht ob es überhaupt möglich ist.
Gedacht ist der Verstärker für am TV und am PC, da beide es nicht schaffen 2x 32 Ohm anzutreiben (Bass fehlt).
WVO
Ist häufiger hier
#4 erstellt: 03. Okt 2013, 22:59
Hi,

die Vestärkung berechnet sich V = 1 + (R2/R1)

-> http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210151.htm

Da 1 als Konstante in der Formel steht, kann die Verstärkung nicht kleiner als 1 werden....
Rentner323
Stammgast
#5 erstellt: 03. Okt 2013, 23:00
Ich würde versuchsweise mal folgendes Vorschlagen:

-Die Rückkopplung/Gain-Reduzierung wieder entfernen. Der Spannungsteiler für das Eingangssignal muss dann natürlich endsprechend stärker-abschwächend ausfallen.
-Den Spannungsteiler hinter die Lautstärkepotis (nicht wie jetzt davor), so dicht wie möglich an das IC ran.

Idee dazu:
Da das Rauschen ja anscheinend über das Lautsprecherkabel (wie eine Antenne) einkoppelt, könnten hochfrequente Störungen über die Rückkopplung zum invertierenden Eingang des IC gelangen und evt. so das Rauschen verursachen. Deshalb das IC wie im Datenblatt ohne Rückkopplung betreiben. Die Zusätzlichen Spannungsteiler, hinter denen das Signal dann ja einen sehr schwachen Pegel hat so dicht wie möglich an das IC, um auch dort Einkopplungen zu minimieren.

Evt. solltest du aber warten was andere dazu sagen, bevor du jetzt umsonst umlötest.

Edit:
...grad noch ne Idee gekommen, gesetz der Antennentheorie des Lautsprecherkabels, könnte evt. auch ein Ferrit bzw. SymmetrieDrossel oder wie die Dinger heißen etwas bringen. Falls vorhanden könntest du Testweise mal einen Ferrit/Klappferrit ums KH-Kabel setzen (direkt hinter dem Stecker).


[Beitrag von Rentner323 am 03. Okt 2013, 23:21 bearbeitet]
Martin873
Schaut ab und zu mal vorbei
#6 erstellt: 03. Okt 2013, 23:20
Nein das IC würde derart stark rauschen das es die jetzigen Störungen locker übertönt.
Nur diese starke externe Rückkopplung drückt die Verstärkung so weit runter das vom Grundrauschen nichts hörbar ist.

Eine beliebte Schaltung ist zb auf die 1K Widerstände für die externe Rückkopplung zu verzichten und für die beiden 100R höhere Werte von min 1K und somit nur die interne zu nutzen.
Aber selbst dann ist das Grundrauschen sehr deutlich hörbar.

@WVO

Das ist mir bewusst, die jetzige Verstärkung liegt aber bei 10 oder 11 und ich bekomme sie nicht weiter gesenkt ohne das das IC instabil läuft.
Ich habe versucht sowohl den 100R widerstand zu vergrößern als auch den 1K zu verringern.

Edit:

Das mit dem Ferrit war mit einer der ersten Versuche, hat aber leider genau so wenig gebracht wie kleine kondensatoren.


[Beitrag von Martin873 am 03. Okt 2013, 23:33 bearbeitet]
Rentner323
Stammgast
#7 erstellt: 03. Okt 2013, 23:29
Um nur den Gain weiter zu drücken, kann man mit Kondensatoren in der Rückkopplung arbeiten um der Phasenverschiebung entgegen zu wirken:

Hier sind ein paar Möglichkeiten gut zusammengefasst:
http://designtools.analog.com/dt/stability/stability.html


[Beitrag von Rentner323 am 03. Okt 2013, 23:36 bearbeitet]
Martin873
Schaut ab und zu mal vorbei
#8 erstellt: 03. Okt 2013, 23:34
Das mit den Kondensatoren über die 1K Widerstände werde ich morgen mal testen.

Mir fällt gerade auf das ich noch nicht getestet habe ob man das Signal vor den Kondensatoren (100µF) zum IC Rückkoppeln kann statt wie bisher hinter ihnen.


[Beitrag von Martin873 am 03. Okt 2013, 23:55 bearbeitet]
Martin873
Schaut ab und zu mal vorbei
#9 erstellt: 04. Okt 2013, 03:39
Ich glaube ich habe gerade die Lösung für das Problem gefunden.
Anscheinend muss der Verstärker in einem geschirmten Gehäuse sitzen, dann ist trotz der zu hohen Verstärkung ruhe.

Es reichte bereits dass nur die Oberfläche des kleinen Gehäuses mit Alufolie bedeckt und diese über die Cinch Kontakte mit Masse verbunden war.
Sofort herrschte endlich absolute stille im Kopfhörer.

Ich werde das Gehäuse morgen mal mit Alufolie auskleiden und testen ob dann auch Abends und vor allem lageunabhängig alles ruhig bleibt.

Ich habe nun schon so viel Zeit an diese kleine Schaltung verschwendet und dabei war die Lösung scheinbar so einfach.
Martin873
Schaut ab und zu mal vorbei
#10 erstellt: 04. Okt 2013, 23:06
So der Verstärker ist im Gehäuse nun von mit Alufolie überklebtem Papier bedeckt.
Die Abschirmung hilft nur solange sie die Masse direkt am Eingang (Cinch) berührt.
Das Rauschen etc tritt nun nur noch auf wenn des Kabel in einer Position hängt wo es vorher ganz extrem war, und nun auch da nur ganz leise.

Ich hätte direkt ein Gehäuse aus Metall verwenden sollen, das werde ich nachholen sobald wieder genug zusammenkommt damit sich eine Bestellung lohnt.
fa-schmidt
Schaut ab und zu mal vorbei
#11 erstellt: 09. Mrz 2014, 19:53
Hallo zusammen,
interessanter Thread!
Ich grabe den jetzt nochmal aus, weil ich gerade mit dem IC befasst bin.

Ich hatte mit der Schaltung auch so meine liebe Mühe.
Hatte genau die Phänomene, die hier auch schon genannt wurden.
Vom Rauschen über wildes Schwingen etc. bis zum Mittelwellenradio...

Deshalb will ich meine Kur hier beschreiben.

Theorie:
Erster Blick in's Datenblatt belehrt uns darüber das das Teil eine Gesamtverstärkung von
39dB hat. Das sind grob 90!
Damit reichen 30mV am Eingang für Vollaussteuerung. Denn der Ausgang sitzt auf ca. 3 Volt
und mehr Spannung kann der also nicht machen, denn bei Null ist Schluß.
Es ist ja keine duale Spannungsversorgung angeschlossen.

Quellen wie das Handy oder der MP3 Player haben VIEL mehr Ausgangsspannung als benötigt.
Also muss die Verstärkung herunter.
Hier ist oft beschrieben wie man das im Rückkopplungszweig hinbekommen kann.
Das ist mir zu unwägbar. Keine Ahnung, ob die gezeichnete Innenschaltung korrekt ist.
Und ob die Chipdesigner das so vorgesehen haben?

Ich mache es also so:
Am Eingang kommt eine Kombination 4uF in Reihe mit 100kOhm.
Die geht dann auf die 10kOhm gegen Masse wie im Datenblatt Referenzschaltbild gezeigt.
Das vermindert die Verstärkung grob auf 10.

Am Ausgang dann das Boucherot Glied und ab an die Lautsprecher, fertig.

Und was tun wenn man das IC als Kopfhörerverstärker schalten will?
Verstärkung von 10 ist immer noch zuviel für 32 Ohm Hörer und reichlich bis angemessen für
250 Ohm.

Also schalte ich wie folgt:
Auf das Boucherotglied wird verzichtet.
Hinter dem Ausgangskondensator kommt ein Widerstand 16 Ohm gegen Masse.
Dieser erzeugt die "Grundlast".
Parallel zum 16Ohm Widerstand kann dann ein Hörer hoher Impedanz angeschlossen werden.

Empfehlenswerter, insbesondere bei langen Kabeln:
In Reihe mit dem Ausgang einen 120 Ohm Widerstand schalten.
Das reduziert für 32 Ohm Hörer die Verstärkung nochmal um den Faktor 5.
Gesamtverstärkung dann etwa 2. Das reicht aber vollkommen aus.
Bei 250 Ohm Hörern wären bei 120 Ohm in Reihe die Gesamtverstärkung etwa 6.
Für das Musikhören reicht das. In der Livesituation reicht das vielleicht nicht, da muss man dann am Eingang die 100kOhm vermindern, z.B. auf 47kOhm.

Die 120Ohm sorgen durch ihre Entkopplungswirkung auch dafür das lange Kopfhörerkabel
mit ihrer Kabelkapazität keine Rolle spielen.
(Im Original ist das Boucherotglied für diesen Zweck gedacht).

Tja, dann viel Spaß beim weiteren Experimentieren.
Gruß,
Frank
audiophilanthrop
Inventar
#12 erstellt: 10. Mrz 2014, 02:56
Naja, auf 40 dB belassen würde ich die Verstärkung des ICs auf keinen Fall, der rauscht ja sonst wie blöde. Runter auf gut 20 dB wie beschrieben (wobei ich den 1k hinter dem Koppel-C anklemmen würde, wenn die erhöhte Stromaufnahme nicht erwünscht ist).
Wenn es weiter runtergehen soll, muß man evtl. dem IC mit einem kleinen Kondensator (geschätzt einige 10 bis einige 100 pF) zwischen invertierendem und nichtinvertierenden Eingang etwas Verstärkungsbandbreite klauen - damit werden evtl. auch gleich die HF-Störungen reduziert. Diese müßte man sonst aktiv bekämpfen, indem man z.B. dem Eingang noch 1 kOhm in Reihe und 220 pF parallel spendiert (wer noch geeignete Induktivitäten rumzufliegen hat, darf auch gern RLC-filtern).

Als Ausgangswiderstand müssen es übrigens nicht gleich 120 Ohm sein, auch 4,7 Ohm sind schon einen Versuch wert. Das ist ja immerhin schon die gleiche Größenordnung wie die eigentlich vorgesehene Lastimpedanz, und soviel könnte man sich bei Lautsprecherbetrieb nie leisten. Für viele KH ist das dagegen noch ein völlig unkritischer Wert.

Bei so einem Leistungs-IC würde ich die Quellimpedanz nicht zu groß werden lassen. Der im ersten Post gezeigte Abschwächer 10k/1k + Poti 10k ist da besser (max. gut 2,5 kOhm) als das mit 100k "verlängerte Poti" (max. 9 kOhm).
Ultraschall
Inventar
#13 erstellt: 10. Mrz 2014, 20:56
Praktisch erprobt: 3k9 statt der hier gezeigten zusätzlichen100 Ohm in der Gegenkopplung, also in Reihe zum 100 µF Elko machen keinerlei Stabilitätsprobleme.
Allerdings die 1kOhm habe ich nie versucht....., also würde ich die erst einmal weglassen und nur 3k9 statt der 100 Ohm einsetzen.
Und die Reihenfolge Elko und Widerstand tauschen. Kondensatoren wirken manchmal auch ganz schön als Antenne und dann ist es viel besser, wenn er direkt an GND hängt anstatt dann über 3k9 relativ hochohmig in der Luft als Antenne hängt und wirkt.

Grüße
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