Wie baue ich einen Amplifier? Seiten-/Threadverweise bitte

Mal eben 'n Sonar zusammenklöppeln... man gönnt sich ja sonst nichts. Ich hoffe, du hast anständige Literatur dazu, ich habe davon nämlich auch keine Ahnung...

Jetzt bringen wir aber erstmal deinen Analog-Input zum Spielen.

Wie hast du denn den "Mikrofon-KH" angeschlossen? Ein Ende einfach an den ADC-Input und ein Ende an Masse, wetten?

Damit hängt der ADC-Input gleichspannungstechnisch auf 0 V. Und was digitalisiert der? 0 bis Vref (3,3 oder 5 V) in 1024 Stufen. Und dann willst du noch eine Wechselspannung vom Mikrofon sauber erfassen. Geht irgendwie schlecht, oder?

Du brauchst also irgendwas, das die Gleichspannung am Eingang in Richtung Vref/2 hochschiebt. Im einfachsten Fall ist das ein resistiver Spannungsteiler von z.B. 100 kOhm zu 100 kOhm zwischen Vref und Masse. Und damit der "Mikrofonhörer" das nicht gleich wieder runterzieht, spendierst du dem noch einen Koppelkondensator von vielleicht einigen 10 µF in Reihe - die richtige Polarität darfst du selber ausklamüsern.

Dann dürftest du aber immer noch einen Vorverstärker brauchen. Typische dynamische Mikrofone haben eine Empfindlichkeit von um die -54 dBV/Pa, da wird dein Recycling-KH schwerlich besser sein. -54 dBV/Pa heißt 2 mVeff (5,6 mVpp) Output bei 94 dB SPL. Ich schätze mal, daß du deinen ADC-Input beim lautesten zu erwartenden Signal einigermaßen ausfahren wollen wirst, ein gutes halbes Veff oder so wäre schon schön...

Was Piezo-Mics angeht, das hier wäre z.B. keine schlechte Vorverstärkerschaltung:
http://www.megalithia.com/sounds/tech/piezo/opamp.html
Ich weiß zwar nicht, ob es dem Verzerrungsverhalten unbedingt zuträglich ist, wenn über dem Piezoelement 4,5 V anliegen (PP3 ist eine 9V-Blockbatterie), aber das ist jetzt nichts, was ein kleiner Folien-Koppelkondensator zu vielleicht 1 µF nicht lösen könnte. Man beachte die rauscharme Bias-Schaltung (R2, R3, C2, R1) und die Schutzdioden (D1, D2), welche sich übrigens auch am ADC-Eingang nicht schlecht machen würden. Du wirst vermutlich etwas mehr Verstärkung brauchen (wenn auch nicht soviel wie für das "KH-Mic"), aber das ist mit Anpassung von R5 schnell erledigt. Bis etwa 330k würde ich noch für sinnvoll halten.
So ein 5534 müßte eigentlich auch auf +5V noch einigermaßen passabel laufen, ein Philips-5532er tat das hier bei 4,5 V jedenfalls durchaus noch. Der NE5534 von ON Semi ist bis runter zu +/-3 V spezifiziert, ohne Auffälligkeiten bei Ic(Vcc) bis etwa +/- 2 V; bei TI sollen es +/- 5 V sein.

Bei der Schaltung aus dem Video heißt das Stichwort "Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung", die findet sich da 3- bzw. 5mal hintereinander.

Warum mal OP und mal diskret? Das ist gar nicht mal so schnell erklärt. Bei einer diskreten Schaltung hast du viel mehr Freiheitsgrade, was ebenso Fluch wie Segen ist. Du kannst viel mehr feintunen, du mußt es aber auch. Bei einem OP bekommst du eine schon recht komplexe und leistungsfähige Schaltung fertig erprobt als IC. Die haben immer noch ihre Feinheiten, aber es kann schon mal deutlich weniger schiefgehen. Hier etwa die Prinzipschaltung eines Standard-Audio-OPs (4558 und seine zahlreiche Verwandtschaft):


Diskrete Schaltungen sind heute eher in Spezialfällen nützlich. Stell dir vor, du brauchst noch deutlich weniger Spannungsrauschen als ein NE5534 bietet, hast aber keine Lust, 3,95€ für einen LT1115 auszugeben (was sich in Serie doch zusammenläppert) - dann kann man einem Standard-OP mit einer diskreten Eingangsstufe auf die Sprünge helfen. Oder du willst auf Basis eines OP Kopfhörer oder gar Lautsprecher "amtlich" treiben - dann hilft eine diskrete Ausgangsstufe mit ggf. auch gut zu kühlenden Halbleitern. Klar, die Konstruktion der Schaltung wird kniffliger, weil man dann wieder selber auf Stabilität etc. achten muß.

Hallo audiophilanthrop
Vielen Dank für deine schnelle Antwort. Entschuldige bitte meine Späte.

So dumm war ich dann doch nicht, dass ich das Mikro nur zwischen Masse und Input geschaltet habe, jedoch danke für den Tipp mit den Kondensatoren.

Meine Hauptliteraturquelle war diese Sonareinführung(http://www.ldeo.columbia.edu/res/pi/MB-System/sonarfunction/SeaBeamMultibeamTheoryOperation.pdf), die sich zwar hauptsächlich mit dem "normalen" Sonar beschäftigt, also demjenigen, welches nur die Tiefe misst. Doch sind bei beiden Ausführungen die benötigten Grundlagen recht ähnlich.

Danke vielmals für deine Ausführungen bezüglich des Piezo-Verstärkers oder des OPV's. Jedoch war meine eigentliche Frage, wo ich entsprechende Informationen zum Verständnis dieser Schaltungen finde. So kann ich trotz aller Dankbarkeit relativ wenig damit anfangen, dass die Bias-Schaltung infolge der Widerstande/Kondensatoren (R2, R3, C2, R1) relativ rauscharm ist. Da hättest du mir auch irgendetwas anderes erzählen können und ich hätte es dir geglaubt. Genauso mit den Koppelkondensatoren, wieso schützen diese vor Spannungsabfall? Sorgt die Auf-/Entladezeit der Kondensatoren nicht vielmehr dafür, dass die Wechselspannung des Mikros verzerrt wird?

Ich habe jetzt mal angefangen mir fremde Begriffe deines Beitrages zu recherchieren und die Online-Bibliothek des Elektronik-Kompendiums und Stefan Gossner's Grundlagen der Elektronik zu lesen. Hältst du das für einen guten Start, was kannst du sonst noch für "erreichbare" Literatur empfehlen? Entschuldige meine dürftigen Vorkenntnisse, jedoch basieren diese bei mir (als 12t-Klässler) erst auf eigenständig Erlerntem.
Grüsse
Felix

Hi Felix,

zu empfehlen ist auch noch "Halbleiter-Schaltungstechnik" von Ulrich Tietze. Ansonsten einfach der lokalen Bücherei mal einen Besuch abstatten, auch da finden sich manchmal ganz erstaunliche Dinge.

Bzgl. des Sonar allgemein, es wird nicht umsonst überwiegend unter Wasser eingesetzt. Die Schallgeschwindigkeit ist wesentlich höher, die Übertragung deutlich verlustärmer. Für eine Anwendung in der Luft wirst du ein extrem empfindliches Mikro brauchen, welches seinen Messbereich allerdings bei geringfügiger Entfernungsänderung schon wieder verlässt. An unser Ohr kommt hinsichtlich Auflösung und Messbereich immer noch nichts ran ;-)

Gruß Lennart