Montag, 22 November 2010 01:00

Streng symmetrisch oder doch eher balanced?

Hier also die maximale Toleranzabweichung bei der Verwendung von einprozentigen Widerständen, ohne zusätzliche Streuinduktivitäten und Streukapazitäten. Zum Einsatz gelangt ein moderner, rauscharmer Operationsverstärker für Audioanwendungen.

Bild 18: Symmetrierer mit 1 prozentiger Toleranz
Bild 18: Symmetrierer mit 1 prozentiger Toleranz

Die Frequenzgänge zeigen folgendes:
Grün = Frequenzgang normale Verstärkung
Rot   = Gleichtaktunterdrückung bei idealen Bauteilen
Gelb = Gleichtaktunterdrückung bei realen Bauteilen

Bild 19: Verschiedene Gleichtaktunterdrückungen
Bild 19: Verschiedene Gleichtaktunterdrückungen

Wie man sieht, wäre der theoretische Wert von ca. 128 dB (ein phantastischer Wert übrigens) nur durch den IC limitiert. Aber die realen Widerstände drücken diesen Wert schnell auf ca. 48 dB. Das ist nicht sehr viel, verglichen mit den Werten, die man mit Übertragern erreicht – so etwa um die 80 bis 86 dB. Also muss was getan werden, um dieses Verhalten zu verbessern: Wir setzen 0,1 prozentige Widerstände ein.

Bild 20: Symmetrierer mit 0,1 prozentiger Toleranz
Bild 20: Symmetrierer mit 0,1 prozentiger Toleranz



Bild 21: Gleichtaktunterdrückung mit 0,1 prozentigen Widerständen
Bild 21: Gleichtaktunterdrückung mit 0,1 prozentigen Widerständen

Das sieht doch schon mal viel besser aus. Leider wird eine derartige Schaltung in der Praxis nicht verwendet, da die Widerstände R1 und R2 eine Unmenge Rauschen zur Quelle addieren würden. In der Praxis sehen die Frequenzgänge also eher so aus:

Bild 22: Reale Gleichtaktunterdrückung mit 0,1 prozentigen Widerständen
Bild 22: Reale Gleichtaktunterdrückung mit 0,1 prozentigen Widerständen

Man sieht sehr deutlich, dass die Gleichtaktunterdrückung ab etwa 1 kHz kontinuierlich abnimmt (auf 52 dB bei 20 kHz gegenüber 68 dB bei 100 Hz), bedingt durch unvermeidliche Kapazitäten im Schaltungsaufbau. Das kann man nur durch einen sehr sorgfältigen Schaltungsaufbau teilweise kompensieren. Deshalb greift man eher zu folgender Schaltungstopologie:

Bild 23: 3-OP-Symmetrierer
Bild 23: 3-OP-Symmetrierer

Sehr viel aufwendiger, wie man sieht aber auch sehr viel besser zu handhaben. Spezialschaltungen in dieser Topologie erreichen Gleichtaktunterdrückungen bis zu 90 dB über den gesamten Frequenzbereich zwischen 20 Hz und 20 kHz. Das stellt auch in etwa die physikalisch erreichbare Grenze dar. Nun haben wir uns viel mit dem MC-Tonabnehmer beschäftigt, weil er die einzige Hifi-Quelle ist, die man als „balanced“ bezeichnen kann.


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