Robert Sontheimer Audioschaltungstechnik Verstehen - Entwerfen - Bauen Elektor-Verlag, Aachen
Inhaltsverzeichnis Vorwort 9 1. Qualitative Grundlagen 11 1.1 Rauschen 12 Rauschen als Störspannung 12 Was ist Rauschen? 12 Die Klangfarben des Rauschens 12 Wie entsteht Rauschen? 13 1.2 Brummen 14 Brummen durch induktive Einstreuungen 14 Brummen durch kapazitive Einstreuungen 16 Brummen durch unterschiedliche Massepotenziale 17 1.3 Klirrfaktor 18 Was ist Klirrfaktor? 18 Entstehung von Klirrfaktor und Gegenmaßnahmen 19 Die Bedeutung des Klirrfaktors in der Praxis 20 1.4 Intermodulationsverzerrungen 22 Wie entstehen Intermodulationsverzerrungen? 22 1.5 Frequenzgang 23 Charakteristische Frequenzgänge 24 Lautsprecher und Kopfhörer 24 Kassettendecks 24 Mikrofone 25 CD-Spieler 25 Soundkarte im PC 25 Verstärker 25 Wie wichtig ist der Frequenzgang? 26 1.6 Ein- und Ausgangswiderstände 28 1.7 Verbindungskabel 29 Die Abschirmung 29 Symmetrische Verbindungen 30 Kabelqualität 30 Lautsprecherkabel 31 Verbindungsstecker 31 1.8 Röhre contra Transistor 33 Die wesentlichen Unterschiede 33 Röhrenverstärker im Hifi-Bereich 34 1.9 Der akustische Plazebo-Effekt 35 Experiment 1: Endstufenvergleich 35 Experiment 2: Vergleich von Originalsignai mit Kassettenkopie 36 Experiment 3: Digitalaufnahmen 37 Komprimierungen: MP3 und Co 37 2. Die verwendeten Bauteile 39 2.1 Widerstände 39 Die nötige Belastbarkeit 39
2.2 Kondensatoren 40 2.3 Potis 41 2.4 Operationsverstärker 42 Die fünf Anschlüsse des OPs 42 Die Funktionsweise des OPs 43 Der OP als Verstärker 44 Der reale OP, nicht ganz so ideal 44 Die symmetrische Spannungsversorgung für OPs 45 2.5 Der TL 074 und seine Verwandten 46 Die technischen Daten 47 Kenndaten 48 3. Die wichtigsten Normen 51 3.1 Was ist ein Dezibel? 51 Die Grundeinheit, das Bei 51 Vom Bei zum Dezibel 52 Das Dämpfungsmaß 53 Vorteile der Dezibel-Schreibweise 53 Dezibel Umrechnungstabelle 54 3.2 Eingangs- uns Ausgangspegel 55 Phono Ein- und Ausgänge 56 Lautsprecherausgänge 57 3.3 Die RIAA-Kennlinie 57 3.4 Steckverbindungen 58 3.5 Der Farbcode für Widerstände 59 3.6 Normreihen für Widerstände 61 3.7 Kondensator-Kennzeichnungen 62 Kapazitätsangaben 62 Toleranzkennzeichnungen 63 4. Grundschaltungen mit OP 65 4.1 Der Impedanzwandler 65 4.2 Der nichtinvertierende Verstärker 67 4.3 Der invertierende Verstärker 67 4.4 Der invertierende Summierer 68 4.5 Der Differenzverstärker 69 Es geht aber auch einfacher 70 4.6 Der Instrumentenverstärker 70 5. Die Stromversorgung 73 5.1 Qualitative Anforderungen 73 5.2 Universalnetzteil ±15V 74 Die Schaltung 74 Leistungsbedarf 75 6. Vorverstärker 77 6.1 Das Rauschen, Ursachen und Gegenmaßnahmen 77
6.2 Universalvorverstärker 81 Die Schaltung 81 Aufbau 83 Mögliche Änderungen 83 6.3 Vorverstärker mit symmetrischem Eingang 84 Die Schaltung 85 Mögliche Änderungen 87 6.4 Phono-Vorverstärker 87 Die Schaltung 88 Mögliche Änderungen 90 6.5 Pegelanpassung 90 Die Schaltung 91 Mögliche Änderungen 92 7. Filter-Grundlagen 93 7.1 Hoch- und Tiefpass 93 Wovon ist der Strom im Kondensator sonst noch abhängig? 94 Die Grenzfrequenz 95 Wie groß ist die Abschwächung bei f 9? 96 7.2 Hoch- und Tiefpässe höherer Ordnung 97 7.3 Bandpass 99 7.4 Bandsperre 104 7.5 Doppel-T-Filter 105 Dimensionierung 106 Das aktive Doppel-T-Filter 106 Vor- und Nachteile der Doppel-T-Schaltung 107 7.6 Allpass 107 Die Funktionsweise 108 Berechnung 109 Anwendungen für den Allpass 110 7.7 Filter im Gegenkopplungszweig 111 Anwendungen für Filter im Gegenkopplungszweig 112 8. Filterschaltungen 113 8.1 Stereo-Klangregler 113 Die Schaltung 114 Hinweise zum Eingangswiderstand 115 Mögliche Änderungen 116 8.2 Stereo-Mittenregler 116 Die Schaltung 117 Der Aufbau 118 Der Eingangswiderstand 118 Mögliche Änderungen 119 8.3 Rauschfilter 119 Die Schaltung 120 Dimensionierung 121 Eingangswiderstand 122 8.4 Rumpelfilter 123 Die Schaltung 123
Dimensionierung 124 Eingangswiderstand 125 8.5 Sprachfilfer 126 Die Schaltung 127 Mögliche Änderungen 128 8.6 Präsenzregler 128 Die Schaltung 128 8.7 Spezialfilter für E-Gitarre 130 Die Schaltung 131 9. Equalizer 135 Der Grafik-Equalizer 135 Der parametrische Equalizer 135 Welcher Equalizer für welchen Zweck? 136 9.1 Grafik-Equalizer, Aufbau und Funktionsweise 136 Die Dimensionierung der Filter 137 Passen wir die Frequenzen den Kondensatoren an 138 Vorteile durch zusätzlichen OP 138 Die universelle Grafik-Equalizer-Platine 140 Verdrahtung der Potis 140 Aufbau der Schaltung 141 Funktionsweise 143 Mögliche Änderungen 144 9.2 Einfacher Vierband-Equalizer 144 Filterdaten und Stückliste 145 9.3 Achtband-Equalizer 146 Filterdaten und Stückliste 146 9.4 Sechzehnband-Equalizer 147 Filterdaten und Stückliste 147 9.5 Zwölfband-Equalizer für E-Gitarre 149 Filterdaten und Stückliste 149 9.6 Zwölfband-Equalizer für Bass-Gitarre 150 Filterdaten und Stückliste 151 9.7 Berechnung von Grafik-Equalizern 152 Wahl der Frequenzwerte 152 Berechnung der Filterdaten 153 Berechnung der Filter-Bauteile 154 9.8 Parametrischer Equalizer 155 Die Schaltung 155 Mögliche Änderungen 158 9.9 Dreifacher Parametrischer Equalizer 159 Die Schaltung 159 Mögliche Änderungen 162 9.10 Bedienungshinweise zum parametrischen Equalizer 163 Dämpfung störender Resonanzen 163 Der parametrische Equalizer an der Hifi-Anlage 164 Die Nachbearbeitung von Live-Aufnahmen 164 Herausfiltern von Rückkopplungen 165 Digitale Nachbearbeitung 166 6
10. Dynamik-Beeinflussung 167 10.1 Limiter 167 Die Schaltung 168 Bedienung 170 Mögliche Änderungen 171 10.2 Stereo-Dynamik-Kompressor 171 Die Schaltung 171 Mögliche Änderungen 173 10.3 Noise Gate 174 Die Schaltung 174 Mögliche Änderungen 176 10.4 Kompander 177 Die Schaltung 178 11. Effektgeräte 181 11.1 Weicher Gitarrenverzerrer 181 Die Schaltung 181 Mögliche Änderungen 183 11.2 Gitarrenverzerrer mit Gate 183 Die Schaltung 184 Mögliche Änderungen 186 11.3 Phaser 186 Die Schaltung 187 Aufbau 190 Abgleich 191 12. Endstufen 193 12.1 Funktionsprinzip 193 12.2 Einfacher Stereo-Verstärker 2x6 Watt 196 Die Schaltung 196 Die Stromversorgung 197 Mögliche Änderungen 198 12.3Universal-Endstufe20bis 100 Watt 198 Die Schaltung 199 Dimensionierung 201 Aufbau 201 Das Netzteil 202 Mögliche Änderungen 203 13. Kopfhörer-Verstärker 205 13.1 Impedanz und Anpassung 205 13.2 Einfacher Stereo-Kopfhörerverstärker 206 Die Schaltung 206 Mögliche Änderungen 208 13.3 Kopfhörerverstärker mit hoher Ausgangsleistung 208 Die Schaltung 209 Aufbau 209 Achtung 210
14. Spezialschaltungen 211 14.1 Stereo-Basisbreitenregler 211 Die Schaltung 211 Autbau 213 14.2 Play-back-Schaltung 214 Die Schaltung 215 Mögliche Änderungen 217 14.3 Entkopplungsstufe 218 Die Schaltung 218 Mögliche Änderungen 219 14.4 Pseudostereo-Schaltung 220 Die Schaltung 220 15. Zusatzschaltungen 223 15.1 Einfache Pegelanzeige 223 Die Schaltung 223 Wozu drei Eingänge? 224 Wichtiger Hinweis 225 Mögliche Änderungen 226 15.2 Aussteuerungsanzeige 226 Die Schaltung 227 15.3 Rauschgenerator 229 Die Schaltung 229 15.4 Sinus-Prüftongenerator 231 Die Schaltung 231 Mögliche Änderungen 233 16. Mischpulte 235 16.1 Das Blockschaltbild 235 16.2 Von den Einzelkomponenten zum Mischpult 238 16.3 Effekt- und Monitorwege 239 Monitorwege 239 16.4 Das Disco-Mischpult 240 17. Tipps und Tricks 241 17.1 Tipps zum Löten 241 1 7.2 Tipps zur Frontplatten-Beschriftung 242 1 7.3 Tipps zur Platinenherstellung 243 17.4 Tipps für Änderungen und Eigenentwicklungen 245 Platinenlayouts 247 Stichwortverzeichnis 269