Wie funktioniert dieser Schaltplan eines graphischen Equalizers?
Hallo,
dies ist eine Vorlesungsfolie meines Professors, die ich leider nicht richtig verstehe. Es zeigt den Aufbau eines graphischen Equalizers. Unser Professor sagte wenn der Poti mit dem grünen Pfeil ganz nach links geschoben wird, der zweite OpAmp in die Schaltung eines invertierenden Verstärkers übergeht. Wenn er nach rechts geschoben wird, in die eines nicht invertierenden Verstärkers. Was genau meint er damit und wie genau kommt es jetzt zur frequenzabhängigen Anhebung und Absenkung? Würde mich sehr über Hilfe freuen.
Beste Grüße
Lukas
Sind Dir die Grundschaltungen "Nicht-Invertierender-" und "Invertierender Operationsverstärkerbetrieb" bekannt?
Ja ich weiß wie man die Verstärkung bei beiden Schaltungen berechnet. Der invertierende Verstärker führt zu einer negativen Verstärkung. Die Rolle des Potis ist mir nicht klar.
3 Antworten
Das Zauberwort ist "Reihenschwingkreis".
Du hast im Rückkopplungszweig das Poti an einen Reihenschwingkreis (LCR) dran.
Der Reihenschwingkreis hat bei seiner Resonanzfrequenz ( f0 ) den geringsten Widerstand R0 (ideell = 0 Ohm, real ist es RG also abhängig von der Güte des Schwingkreises).
Bei sehr hohen Frequenzen ist Scheinwiderstand Z von L sehr große.
Bei sehr niedrigen Frequenzen ist der Scheinwiderstand Z von C sehr große.
Nur bei der Resonanzfrequenz wird der Gesamtwiderstand von R0 = ZL + ZC + RG am geringsten sein. In anderen Worten, die komplexen Widerstände XL und XC sind gleich groß und heben sich auf, da verschiedene Vorzeichen im imaginären Teil (+j und -j). Es verbleibt der reelle Widerstand RG.
Wird die Resonanzfrequenz f0 erreicht, so wird es ein nichtinvertierender Verstärker, den R0 wird sehr klein. Somit wird aus dem invertierenden Verstärker ein nichtinvertierender Verstärker mit großer Verstärkung.
Der frequenzabhängige Widerstand des Reihenschwingkreis ist hier gut erklärt: (siehe Widerstand):
https://www.elektroniktutor.de/analogtechnik/rei_swkr.html
PS:
Hat die Grsamtschaltung mehrere derartige LCR-Stufen (Reihenschwingkreis mit verschiedenen Resonanzfrequenzen), so wird mit dem jeweiligen Poti die jeweilige Frequenz f0 bevorzugt (selektiv) verstärkt.
Viel Erfolg!
Ja, so ist es. Für besseres Verständnis betrachtet man/ich die Extremen:
- Ist Poti links, dann wird Eingangssignal mit Frequenz nahe f0 auf Masse gezogen und Op hat die Verstärkung 1 ( invertierender Verstärker).
- Ist Poti rechts, dann wird Eingangssignal mit Frequenzen nahe f0 verstärkt mit (1 + Rk/RG) = Verstärkung eines nichtinvertierenden Verstärker
Viel Erfolg!
Aber wie wird dann abgesenkt? Wenn Poti links ist und die frequenz f0 auf masse gezogen werden würde wäre diese ja gar nicht mehr im signal enthalten. Viele graphische eqs senken doch aber nur 6 bis 10 dB ab. Und ich verstehe noch nicht ganz inwiefern die Rückkopplung bei der Absenkung eine Rolle spielt.
Die Erklärung wird mir hier zu umständlich/umfangreich.
Ich muss mich selber immer wieder reindenken.
Der Bypass-Schalter (ist im geöffneten Zustand aktiv=LCR hat kein Einfluss), Bypass Schalter im geschlossen Zustand zieht er das Signal mit f0 via LCR auf Masse.
Somit senkt er das Eingangssignal (bei Poti Stellung links) ab, über den Spannungsteiler = RG/(RG+Rv).
Es sind hier mehrere Einflussgrößen (Übertragungsfunktionen) je nach Poti-Stellung.
Es entsteht eine Signalsumme: hier erklärt https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210152.htm
Sorry, aber eine umfängliche Erklärung schreibe ich nicht.
Du musst nur das Prinzip begreifen.
Reihenschwingkreis wird niederohmig bei f0 und beeinflusst somit die Verstärkung der OP-Schaltung. Wieviel dB das Poti regelt kann man nicht exakt sagen, denn sämtliche Werte der Widerstände sind nicht angegeben.
Viel Erfolg!
Das Ausgangssignal dürfte hier stets positiv sein. Dein Prof meint hier gewiss, dass das grundlegende Verstärkungsverhalten sich ändert, nicht die Polarität der Ausgangsspannung.
Bei Potiabgriff Anschlag links und Resonanzfrequenz des Schwingkreises, wird das Eingangssignal ziemlich weit runtergezogen, weil die niedrige Impedanz des Schwingkreises die an dem (+)-Eingang des OPV anliegende Spannung verringert.
Bei Potiabgriff Anschlag rechts und Resonanzfrequenz ist es andersrum. Hier wird dann ein Großteil des rückgekoppelten Ausgangssignals über den Schwingkreis verringert. Die Ausgangsspannung ist hier höher als im vorigen Fall, aber weiterhin positiv bzw. polaritätsgleich mit dem Eingangssignal.
Die Resonanzfrequenz bezogen auf den Equalizer ist dann die Frequenz, die dein Schieber/Regler hat. Du willst ja durch den Equalizer gewisse Frequenzen des Signals mehr betonen (also verstärken) oder eben abschwächen. Das Betonen/Erhöhen geht hier beim Potiabgriff eher in die rechte Richtung. Das Abschwächen geht dann in die linke Richtung.
Bei den mehreren RLC-Schwingkreisen kannst du somit mehrere Frequenzen equalizen. Jener Frequenzanteil des gesamten Eingangssignals, dir der mittels L justierbaren Resonanzfrequenz nahe kommt, wird abgeschwächt, je mehr der Potiabgriff von links erfolgt.
Danke! Entschuldige, aber ich verstehe es noch nicht so 100%ig.
Wenn ich den Poti nach links schiebe, wäre ja die Impedanz des Schwingkreises insgesamt sehr klein. Nach den Gesetzen des Spannungsteilers würde der Teil der Spannung, der der Resonanzfrequenz entspricht aufgrund der niedrigeren Impedanz am Schwingkreis abfließen und somit reduziert werden, oder? (Stichwort: Saugkreis)
Wenn ich den Poti nach rechts schiebe, ist die Impedanz des Schwingkreises hoch oder wie genau läuft es da ab?
Denk dir zur vereinfachung den Kondensator und die justierbare Induktivität weg. Denn genau das passiert (idealisiert), wenn der Schwingkreis in Resonanz ist. Übrig bleibt dann nur noch RG, RPoti, RV und RK.
Vorerst
- der OPV verstärkt die Differenz der Spannung, die an seinem (+) und (-) Beinchen anliegt
- das Eingangssignal der Schaltung muss grundsätzlich immer zuerst durch RV
- das Signal am (+) Beinchen des OPV entspricht immer der Spannung, die zwischen dem Knoten direkt rechts von RV und GND anliegt
Jetzt stell dir den Potiabgriff ganz links vor. Zwischen dem o.g. Knoten und GND hängt jetzt noch der Schwingkreis, der bei Resonanzfrequenz nur noch aus RG besteht. Das wird dann so niederohmig, dass es das Potential an dem Knoten runterzieht. Dadurch liegt an dem (+) Beinchen des OPV eine sehr niedrige Spannung an, wodurch auch das Ausgangssignal abgeschwächt wird.
Nun stell dir den Potiabgriff ganz rechts vor. Jetzt liegt zwischen dem o.g. Knoten und GND neben dem Schwingkreis noch der ganze Potiwiderstand. Dadurch wird das Potential am Knoten deutlich weniger runtergezogen. Ergo liegt am (+) Beinchen des OPV eine deutlich höhere Spannung an. Dadurch wird das Ausgangssignal auch stärker.
Hi,
Unten gestrichflt dind verschiedene Filter aus L, C, R, füf verschiedene Frequenzen. Mit dem Poti stellst Du nur ein, wie stark die jeweilige Frequent gedrosselt wird.
Danke! Also wenn der Poti nach rechts geschoben wird, ist der Rückkopplungswiderstand besonders hoch und der Großteil der Spannung fließt über den nichtinvertierenden Eingang und wird verstärkt? Und wenn der Poti links ist ist der Rückkopplungszweig niederohmig wodurch ein Großteil der Spannung rückgekoppelt wird und negativ verstärkt wird bzw. abgesenkt wird. Ist das so richtig?