VCA
Ursprünglich war ein VCA (Voltage Controlled Amplifier) gedacht. Im Verlauf des Semesters wurde zu dem Entwurf einer Endstufe übergegangen.
Die Endstufe dient der Leistungsverstärkung der Signale um die Signale über einen Lautsprecher ausspielen zu können.
Der Schaltplan besteht aus drei Grundschaltungen.
· Buffer
· Invertierender Verstärker
· Push- Pull- Enstufe
Buffer
Da der invertierende Verstärker Leistung verbraucht, muss die Endstufe vom MUX abgekoppelt werden. Für diesen Zweck wurde einen Impedanzwandler verwendet, welcher den nötigen Strom für den invertierenden Verstärker liefern soll.
In dem Buffer wurde ein Hochpass implementiert, welcher einen möglichen Offset im Signal herausfiltern soll. Dies dient ausschließlich zum Schutz vor zu großem Leistungsverbrauch und ist nicht zwingend notwendig.
Invertierender Verstärker
Ziel dieser Verstärkerstufe ist es das Signal auf ein gewünschtes Niveau anzuheben oder zu senken. Dabei ist es wichtig, dass das Signal ebenfalls auf Null reduziert werden kann.
Zu diesem Zweck wurde ein invertierender Verstärker verwendet, da dieser eine Verstärkung von Acl = 0 zulässt. Die Verstärkung wird dabei über ein Potentiometer gesteuert, welcher sich auf der Klaviatur befinden soll.
Die Widerstände wurden an den Pegel der einkommenden Signale und der maximalen Leistung des Push- Pull- Followers angepasst.
Push- Pull- Endstufe
Dieser Schaltblock dient der Leistungverstärkung und ist daher elementar für die Endstufe. Die Leistung wird dabei von zwei Bipolartransistoren eingespeist, welche durch einen OP- Amp geschaltet werden. Durch eine ausreichend hohe Geschwindigkeit und Linearität des OP Amps, kann verhindert werden, dass das Rauschen, aufgrund der Schaltung der Bipolartransistoren, zum Ausgang gelangt.
Die Simulation über das gesamte vom menschlichen Gehör wahrnehmbare Spektrum ergab folgende Ergebnisse:
Im Schematic Editor von Eagle wurde der Aufbau von LTSpice übertragen.
Dabei sind zwei Widerstände für den Invertierenden Verstärker verwendet worden, da ein Widerstand mit geeignetem Widerstandswert nicht zur Verfügung stand.
Die Footprints für die Glättungskondensatoren waren ebenfalls zu klein gewählt. Daher wurden andere kleinere Elkos verbaut.
