Frage:
Warum verursacht dieses Potentiometer in einem Operationsverstärker-Rückkopplungspfad beim Einstellen Rauschen?
loudnoises
2019-07-09 14:36:57 UTC
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Ich habe ein 100k-Potentiometer mit zwei Gruppen im Rückkopplungspfad von zwei Operationsverstärkern platziert, die als Sallen-Key-Filter fungieren. Dies steuert die Verstärkung, aber auch den Q-Faktor des Filters ( etwas auf Wikipedia gezeigt. Wenn ich jedoch den Knopf bewege, macht es ein bisschen Müllgeräusch.

Das Rauschen wird in diesem Youtube-Video gezeigt.

Das Schema der Filter ist unten dargestellt. Der Q-Faktor-Topf ist RV3A und RV3B. Das Minimum Q wird durch R7 und R10 eingestellt. Die Stromversorgung für die Operationsverstärker erfolgt über eine verstärkte 9-V-Batterie bis zu 18 V mit einem LM27313-Regler.

Ich bin mir wirklich nicht sicher, was dieses Geräusch verursacht oder wie ich es verhindern könnte. Mein einziger Gedanke ist, dass es keine gute Idee ist, den Pot in der Rückkopplungsschleife zu haben, aber es gibt keine andere Möglichkeit, den Q-Faktor zu steuern.

Sallen-Key filter schematic

Wie könnte ich dieses Geräusch lindern?

Edit: Ich habe die Antwort von @ Catalyst akzeptiert, da sie technisch am korrektesten war. Ich freue mich über alle Vorschläge zur Behebung. Ich habe einige Tests simuliert, bei denen Kondensatoren parallel zum Potentiometer platziert wurden, aber sie haben den Frequenzgang wirklich durcheinander gebracht.

Die Schaltung wurde repariert, indem sie in ein Gehäuse gelegt wurde. Durch die Verwendung eines Aluminiumgehäuses wurden alle Töpfe stark mit dem Boden verbunden, was das Geräuschverhalten im Allgemeinen erheblich verbessert zu haben scheint. Hier ist ein Link zu einem neuen Video, das einen Mangel an Lärm zeigt. Das Audio wird genauso aufgenommen wie zuvor. Ich verstehe nicht ganz, warum ein besserer Boden das Reiselärm behoben hat, aber ich bin auf jeden Fall froh, dass es so war.

Sie haben Ihr Netzteil nicht im Schaltplan gezeigt.Ist + 8V die virtuelle Masse (Mitte der Single-Ended-Versorgung) oder die positive Versorgung?
Ja, virtueller Boden oder Mittelschiene.Es sind tatsächlich 9 V im Video, weil der Regler abgespielt wurde, also habe ich ihn einfach entfernt und die Eingangsspannung vor dem Boost (um den Faktor 2) als Mittelschiene angeschlossen.
Was ist, wenn Sie die beiden Töpfe "drehen"?Verbinden Sie die zentralen Klemmen mit dem invertierenden Op.Ampere.Eingänge und die 2 anderen zur Rückkopplungsschleife und "virtuellen Masse"?Passen Sie die festen Werte entsprechend an.
@loudnoises Haben Sie eine Teilenummer für den POT?Es kann auch möglich sein, einen Topf mit einer anderen Art von Wischer zu finden, der beim Gleiten keine Geräusche erzeugt.
@user4574 sicher, dass es sich um einen Bourns PDB182-K420P-104B handelt, einen linearen 100k-Topf mit zwei Gruppen.
Weil es DC darüber gibt.Verbinden Sie das Heck dieses Beins mit Masse, nicht mit +8V.
@loudnoises Auf dem Datenblatt für den POT steht "Sliding Noise 47 mV max" (ohne Angabe einer Testschaltung).Diese Art von impliziert, dass Sie beim Gleiten mit einem Aufprall oder einer Widerstandsschwankung rechnen können.Sie können versuchen, parallel eine kleine Kapazität (z. B. 100 pF) hinzuzufügen, um das Rauschen zu unterdrücken.
@user207421 Es gibt keinen Gleichstrom darüber, da es auf virtueller Masse (8 V) gehalten wird. Die Operationsverstärkerausgänge sind Wechselstrom um 8 V, ebenso wie die Eingänge, was bedeutet, dass die Spannung an jedem der Rückkopplungswiderstände nur Wechselstrom ist.
Sechs antworten:
Catalyst
2019-07-09 15:21:59 UTC
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Das Geräusch wird durch winzige mechanische Vibrationen der Topfwischer an den Ringen verursacht (letztere sind das Widerstandsmaterial). Da weder der Wischer noch das Ringmaterial dort, wo sie sich berühren, atomar glatt sind, führt das Reiben des Wischers am Ring zu leichten GeräuschenVibrationen.Ein Teil dieser Vibration ist senkrecht zur Kontaktfläche zwischen Wischer und Ring.Der Widerstand des Wischer / Ring-Kontakts variiert mit der Normalkraft.Diese vorübergehende / Wechselstromänderung des Kontaktwiderstands hören Sie.

Wie man es behebt, ist (IMHO sollte es sein) eine separate Frage.Und nicht trivial, da das Hinzufügen von Kappen über alle Topfanschlüsse die Filtereigenschaften ändert.

Hypothetisch wollen Sie versuchen, das mechanische Rauschsignal zu filtern, indem Sie versuchen, das Wechselstrompotential auf Null zu halten, indem Sie einen Kondensator über den Topf legen?Es sollte also möglich sein, aber es würde einen anderen Filterpol einführen, für den entsprechend ausgelegt werden muss?Vielleicht wäre ein spannungsgesteuerter Filter ein einfacheres Design ...
Wie man es wirklich behebt, sollte ein separates F sein. Wenn das Rauschen während der Einstellung jedoch ein Problem darstellt, können Sie eine Austastschaltung hinzufügen, um die Ausgabe während der Anpassungen auf Null zu setzen.Dies setzt voraus, dass festgestellt werden kann, dass eine Parametereinstellung verfügbar ist.Ich weiß nicht, ob digitale Töpfe überhaupt für Audioanwendungen geeignet sind.Irgendjemand?
@Catalyst:-Digital-Potis arbeiten durch Ein- und Ausschalten von Widerstandselementen.Ich würde erwarten, dass das Schaltgeräusch zu sehen ist.Das andere an ihnen ist, dass sie nicht besonders genau sind und über die Temperatur stark variieren.Ich würde dies wahrscheinlich versuchen, indem ich Varaktordioden oder eine Kaltsteuerung verwende (die eigentliche Steuerung ist nicht Teil des Signalpfads).
@PeterSmith Ich denke, Sie haben Recht mit der Kältesteuerung: Lassen Sie einen LDR-Optokoppler hinein und es könnte funktionieren, sodass der Poti die Spannung am LED-Teil steuern kann, die so weit wie nötig gefiltert werden kann, um mechanische Störungen zu reduzieren.[So etwas wie dieser Teil] (https://uk.farnell.com/advanced-photonix/nsl-32sr2/optocoupler-ldr-output-2kv/dp/3692206).
@loudnoises:, das wie eine Möglichkeit aussieht.
vangelo
2019-07-09 15:49:42 UTC
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Wie könnte ich dieses Geräusch lindern?

Wahrscheinlich nicht das, was Sie jetzt lesen möchten, aber: Verwenden Sie keine Töpfe in Audiokreisen, in denen sie Gleichströmen ausgesetzt sind. Dies ist der Fall für die 2 Töpfe, die Sie erwähnt haben, aber nicht für die anderen 4.

Aufgrund der mechanischen Natur des Geräts ist die Widerstandsänderung nicht "sauber" und kontinuierlich. Wenn das Potentiometer Gleichstrom ausgesetzt ist, führen die schnellen Widerstandsänderungen zu Spannungsänderungen, die von der Schaltung als Signal behandelt werden, je nachdem, wo sich das Potentiometer befindet.

Mit anderen Worten: Schnelle kleine Änderungen des DC-Betriebspunkts bewirken den gleichen Effekt wie das Einspeisen eines AC-Signals in den Stromkreis. Diese kleinen Widerstandsschwankungen führen nicht zu großen Spannungsänderungen, wenn die Potentiometer nur kleinen Gleichströmen ausgesetzt sind (z. B. aufgrund von Kondensatorlecks oder Operationsverstärkereingängen).

Update: Dies ist ein grober Versuch zu dokumentieren, was ich in den Kommentaren vorgeschlagen habe:

enter image description here

Könnten Sie bitte erläutern, warum Sie keine Töpfe verwenden, die Gleichströmen ausgesetzt sind?
@Huisman Danke für das Feedback.Ich habe meiner Antwort zwei Absätze hinzugefügt.
Hypothetisch sollte der Operationsverstärker keinen Strom ziehen. Wenn der Potentiometerwert gleich ist, ist die Änderung des Gleichstrompunkts gleich.Da es immer noch keinen Wechselstromweg zur Erde gibt, kann ich nicht sehen, dass sich viel ändert, aber ich würde gerne als falsch erwiesen werden.
Die Art und Weise, wie ich Dinge ausdrücken möchte, ist, dass sich ein typischer Topf ähnlich wie ein idealer Topf mit einem zufälligen Widerstand in Reihe mit dem Wischer verhält.Durch Drehen des Topfes wird dieser Widerstand auf unvorhersehbare Weise geändert.Wenn jedoch kein Strom * durch den Scheibenwischer * fließt, spielt dieser Widerstand keine Rolle.
@supercat In der Tat ist Ihre Formulierung viel klarer als nur zu sagen, "wenn das Potentometer Gleichstrom ausgesetzt ist".Da ein Topf drei Anschlüsse hat, ist nicht klar, für welchen Pfad dieser "Gleichstrom" ein Problem darstellt.Darüber hinaus würde es ein Problem geben, wenn auch ein "Wechselstrom" durch den Scheibenwischer fließt.Das Sagen von "DC" macht die Dinge verwirrender.
Edin Fifić
2019-07-10 17:51:53 UTC
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schematic

simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>

Datenblätter für Audioverstärker-ICs empfehlen dringend die Verwendung eines DC-Sperrkondensators zwischen dem Eingangspotentiometer und dem Audioeingang des IC, um das Gleitgeräusch zu vermeiden, das durch einen sehr kleinen Gleichstrom (in der Größenordnung von Mikroampere oder weniger) zwischen den ICs verursacht wird IC-Eingang und Erdungsschenkel des Potentiometers.

Ich entschuldige mich dafür, dass ich so lange gebraucht habe, um zurück zu kommen. Ich war beschäftigt und habe das vergessen.

HIER IST EINE BESSERE ANTWORT (siehe Schema oben!):

Die vorgeschlagenen Ergänzungen zu Ihrer Schaltung sind rot gestrichelt. CY1 und CY2 können bis zu 1 uF betragen, prüfen Sie, ob es einen Unterschied gibt. CY3 kann bis zu 47 uF betragen. CY4 und CY5 werden empfohlen, wenn Sie vor und nach dieser Schaltung in der Audiokette keine Kondensatoren haben. Was Ihr Glitch-Problem betrifft, würde ich sagen, dass Sie einen niedrigen Widerstand (RV2a und R9) haben, der von der positiven Versorgungsschiene (+ 8 V) zum nicht invertierenden Eingang des U2a führt und zu Übersteuerung und Verzerrung führt. Operationsverstärkereingänge sollten niemals mit Gleichstrom auf eine positive oder negative Schiene angesteuert werden, da dies ihren positiven oder negativen Schwung (Headroom) verringert und Übersteuerungen und Verzerrungen verursacht. In der Regel befinden sich die Widerstände, die Gleichstrom mit den Eingängen des Operationsverstärkers verbinden, entweder auf realer Masse (wenn Sie eine doppelte Spannungsversorgung haben und die Masse in der Mitte "sitzt") oder Sie erstellen eine virtuelle Masse mithilfe eines einfachen Spannungsteilers Verwenden Sie wie 2 Widerstände (mit gleichen Werten, jeweils 10k bis 100k) in Reihe zwischen positiver und negativer Schiene ihren Mittelpunkt als Masse, stellen Sie jedoch sicher, dass Sie einen 1-2,2uF-Entkopplungskondensator von diesem Punkt zur tatsächlichen Masse (normalerweise die negative) verwenden Schiene). Ihr R9 würde also anstelle der positiven Schiene von +8 V zu diesem (virtuellen) Boden gehen.Tatsächlich würde ich vorschlagen, dass Sie stattdessen alle 3 Signalpunkte, die auf +8 V gehen, an diese virtuelle Masse anschließen und prüfen, ob dies Ihre beiden Probleme löst.Wenn das Rauschen beim Einstellen des Q-Faktors nicht behoben wird, können Sie 1uF-Kondensatoren an beiden Enden der beiden 68k-Widerstände platzieren und prüfen, ob dies hilfreich ist. Probieren Sie alle diese Änderungen einzeln im Schaltplan aus und lassen Sie mich wissen, welche für Sie gearbeitet haben. Ich würde gerne wissen, ob diese Vorschläge Ihnen geholfen haben.

Können Sie genauer angeben (möglicherweise mit einem Schaltplan), wo Sie die Kondensatoren platzieren möchten?Sie bezeichnen sie als DC-Sperrkappen, weshalb ich denke, dass sie zwischen Widerständen und Operationsverstärkereingängen in Reihe geschaltet werden sollten, aber Ihre Beschreibung klingt so, als ob sie parallel zum Potentiometer sind.Und vielleicht ein Link zu dem Datenblatt, auf das Sie sich beziehen.Direkt neben dem verwendeten Operationsverstärker befinden sich einige Entkopplungskappen (0,1 und 1u).Und P.P.S.: Jeder ein Kritiker!:) :)
schadjo
2019-07-10 00:40:54 UTC
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Praktischer ist es, dass der Topf einfach schmutzig ist.Wenn der Topf nicht versiegelt ist, können Sie eine kleine Menge Deoxit Green auf beide Wafer auftragen, den Topf mehrmals durchlaufen und sehen, was passiert.Amp-Techniker und Hobbyisten haben auf diese Weise kratzige Töpfe auf vielen Verstärkern beseitigt.

Rpage aseet
2019-07-10 08:28:37 UTC
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Ich hatte einige Moog-Synthesizer mit lauten Töpfen.Nach dem Ersetzen durch neue, saubere Töpfe blieb der Lärm bestehen.Es stellte sich heraus, dass die Elektrolytkondensatoren defekt waren und Gleichstrom in die Töpfe leckten, was dazu führte, dass sie wie schmutzige Töpfe klangen.Ich habe die Ecaps ausgetauscht und der Lärm war weg.

Willkommen bei EE.SE!Ihr Punkt ist gültig, aber dies ist eher ein Kommentar als eine Antwort, die im Moment für sich allein stehen kann.Sobald Sie ein bisschen mehr Ruf haben, können Sie Kommentare hinterlassen.Erweitern Sie alternativ Ihre Antwort bezüglich Pot Noise.
Maxim
2019-07-10 16:33:14 UTC
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Für die spannungsgesteuerte Verstärkung können Sie entweder einen JFET verwenden, der sich wie ein linearer Widerstand verhält, oder einen Transkonduktanzverstärker.Letzterer hat einen Spannungsverstärkungseingang.Ebenso können Sie anstelle Ihres Widerstands einen anderen Operationsverstärker verwenden, um den Gleichstrompunkt zu verschieben und die Verstärkung zu regulieren.



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