Anforderungen an einen Onboard Pre-Amp

[zappl]

Kaum ist das letzte Projekt abgeschlossen, schon lenkt sich mein Interesse auf ein neues Thema. Seit ein paar Tagen bezieht sich dieses, warum auch immer, auf aktive Elektroniken. Im Speziellen geht es dabei um (3-Band) Onboard Pre-Amps (Bass/Mid/High) für Bässe.

Langfristig möchte ich gerne einen eigenen Pre-Amp dieser Art entwerfen, aufbauen und bei meinen Bässen einsetzen. Mein eigener Anspruch liegt dabei aber etwas höher als einen beliebigen Schaltplan nachzubauen und mich mit einem wohlmöglich mittelmäßigen Ergebnis zufriedenzustellen. Daher meine Fragen: was macht einen "guten" Onboard Pre-Amp aus? Worin liegt (technisch) der Unterschied zwischen einem 20€ Noname Produkt zu den 'upper-class' Pre-Amps wie Glockenklang, Aguilar, Noll etc.? Was sind die Anforderungen an einen aktiven Pre-Amp aus Sicht des Anwenders?

Im Prinzip wird das Rad hier nicht neu erfunden werden können. Alle Onboard Pre-Amps ähneln sich im prinzipiellen Schaltungsaufbau. Dennoch frage ich mich was hier die Spreu vom Weizen trennt.

Anforderungen an einen Onboard Pre-Amp, die mir auf Anhieb einfallen sind:

- geringer Stromverbrauch / hohe Batteriedauer
- niedriges Rauschen
- Aktiv/Passiv Schaltbarkeit z.B. via Push-Pull Poti
- bei neutraler Einstellung sollen sich Lautstärke und Frequenzgang zwischen aktiv/passiv geringstmöglich unterscheiden
- "praxisrelevante" Regelbereiche (z.B. 40Hz/400Hz/6kHz) und cut-boost (z.B. +-12dB)
- im Passiv-Modus soll das Treble-Poti als Tone-Poti dienen
- ... ?

Freue mich hier auf Anmerkungen jeglicher Art!

[capricky]

Die preiswerten Preamps(Artec z.B.) unterscheiden sich heute gar nicht mehr so großartig von den Preamps mit "großen" Namen. geringfügig größeres Rauschen kann man da schon gelegentlich schon noch wahrnehmen.
Für mich wären beim Selbstbau primär so wie du anführtest also Rauschen und Stromverbrauch. Hier geht das "Problem" schon los - rauscharme OpAmps haben meist einen höheren Stromverbrauch. Man sollte aber bei der Auswahl nicht nur die Datenblätter bemühen, sondern auch die eigenen Ohren und verschiedene OpAmps im Schaltungsentwurf testen.
Wesentlich für mich wäre auch die Verwendung langzeitstabiler, kratzfreier Potis (Leitplastik, conductive polymer/plastic), da habe ich aber noch keine Pushpullpotis gefunden.

capricky

[bea]

Die preiswerten Preamps(Artec z.B.) unterscheiden sich heute gar nicht mehr so großartig von den Preamps mit "großen" Namen. geringfügig größeres Rauschen kann man da schon gelegentlich schon noch wahrnehmen.

Mhmm, ich hatte mal eine ARTEC in meinem EB-3. Das hat so dumpf und mumpfig geklungen, dass der gleich wieder raus musste. Das Teil besitzt einen eingebauten Limiter, der fest eingestellt ist. Vermutlich ist der der Übeltäter. Ersetzt habe ich ihn durch einen JFET in Source-Schaltung ohne "Katoden" (also Source)-Kondensator. Durch die Gegenkopplung verstärkt er nur um den Faktor 1.3 (mit wären es 6.5), und das passt wunderbar zu dem recht kräftigen Ausgangssignal der Tonabnehmer. Dahinter sitzt nur noch das Lautstärkepoti.

Und vor dem Eingang: Nachbilden der bevorzugten Leitungskapazität und der Lastimpedanz im Passivbetrieb (also mit gedacht allen Potis der jeweiligen Schaltung und dem fiktiven Eingangswiderstand des Verstärkers) parallel. Dazu der PU-Schalter und je ein individuell abgestimmter C-Switch pro Tonabnehmer.

Die angedachte, aber noch fehlende Klangregelung vermisse ich nicht wirklich; das Instrument ist auch so sehr flexibel. Beim Betrieb an nur 9 V muss man wegen der Übersteuerungsfestigkeit aufpassen. Sinnvoll scheint mir da nur eine passive Klangregelung mit einem Aufholverstärker, der genau deren mittleren Verlust ausgleicht, aber nicht mehr. Der Vorverstärker ist akustisch "nicht da": das Instrument klingt genauso gut oder schlecht wie vorher passiv, also mit voll offenem hochohmigem Poti. Und genau so sollte es m.E. auch sein.

Wenn ich zum Beispiel einen Bone Ray-Tonestack einbaue, würde die 6.5-fache Verstärkung einer zweiten JFET-Stufe ausreichen. Den Stromverbrauch würde das verdoppeln. Wenn der Platz im Batteriefach reicht, sind 18 oder 27 V deutlich besser in bezug auf den Headroom.

Die Abschätzung des Stromverbrauchs ist einfach: Strom durch Reihenschaltung von Source- und Drainwiderstand bei gegebener Batteriespannung. Mal Anzahl der Stufen.

Noch ein Gedanke: bereits bei 6.5-facher Verstärkung kann man eine für unsere Praxis hinreichend gut funktionierende "Virtual Earth" -Stufe aufbauen, die sich wie ein OpAmp als Addierer verwenden lässt. Damit könnte man auch sehr unterschiedliche Tonabnehmer adaptieren. Interessant z.B. für PJ- oder EB-3-inspirierte Bässe.

[bea]

Ergänzung: in meiner Archtop werkelt ein OpAmp, ein eigentlich als sehr hochwertig geltender TDA1034 mit externer Stromversorgung (benötigt 2-Adriges Kabel). Der OpAmp färbt den Klang deutlicher ein als der JFET. Ein TL071 übrigens ebenfalls.

[zappl]

Für mich wären beim Selbstbau primär so wie du anführtest also Rauschen und Stromverbrauch. Hier geht das "Problem" schon los - rauscharme OpAmps haben meist einen höheren Stromverbrauch. Man sollte aber bei der Auswahl nicht nur die Datenblätter bemühen, sondern auch die eigenen Ohren und verschiedene OpAmps im Schaltungsentwurf testen.

Das optimale Maß zwischen Rauschen und Stromaufnahme zu treffen scheint mir im Moment auch noch eine der größeren Herausforderungen. Wobei das Rauschen der übrigen Beschaltung (z.B. thermisches Widerstandsrauschen) da noch eher in's Gewicht fällt. Ergo: Metallfilmwiderstände statt Kohleschicht, eher niedrig dimensioniert. In diesem Artikel finde ich die Thematik übrigens ganz gut dargestellt.

Aber hast recht, die Ohren einfach mal anspitzen und zu entscheiden ob man damit leben kann oder nicht ist sicher der bessere Weg als sich vorher schon in der Theorie zu verlieren.

Wesentlich für mich wäre auch die Verwendung langzeitstabiler, kratzfreier Potis (Leitplastik, conductive polymer/plastic), da habe ich aber noch keine Pushpullpotis gefunden.

Ja stimmt finde ich auch wichtig. Aber wenn selbst du da noch nicht fündig geworden bist, sehe ich meine Chancen da eher gegen null tendieren. Aber davon abgesehen sind mir "wertige" Potis wichtig. Allein schon eine gute Haptik macht da viel aus. Fühlt sich gut an, muss also eine gute Elektronik sein und gut klingen.

[zappl]

Bea, ehrlich gesagt verstehe ich nur Bruchteile deines Beitrags. ;( Ich versuche mal zusammenzufassen, was ich davon mitnehme:

- Damit aktiv (bei neutralem EQ) so klingt wie passiv (offen) muss die Impedanz (Leitungskapazität, evtl. Potis) vor der Eingangsstufe des Preamps nachgebildet werden. Daran habe ich auch schon gedacht und ich habe den Eindruck, dass genau das beim Preamp meines Ibanez Basses vergessen wurde. Die klingt einfach nur steril und ausdruckslos und ist daran schuld, dass ich jahrelang mit den üblichen Vorurteilen gegen Aktivelektroniken wetterte... poor boy! Spätestens mein Aguilar OPB-3 Preamp hat mir da mal kräftig die Augen geöffnet. Da ist selbst der erzkonservative Gitarrist meiner Band von begeistert.

- Besser 18V anstatt 9V um einer Übersteuerung des Preamps vorzubeugen ("Headroom"). So ist's auch mein Plan. Platz für eine zweite Batterie sollte doch gerade bei Eigenbauten kein Problem darstellen. Alternativ könnte ich mir auch eine Power-Bank ladbar über ein gängiges USB Kabel vorstellen (siehe CapDock's Sensor-Schaltung ). Hingegen kommt eine externe Versorgung über z.B. ein XLR Kabel für mich nicht in Frage. Das macht einfach zu abhängig und unflexibel.

Die Abschätzung des Stromverbrauchs ist einfach: Strom durch Reihenschaltung von Source- und Drainwiderstand bei gegebener Batteriespannung. Mal Anzahl der Stufen.

Noch ein Gedanke: bereits bei 6.5-facher Verstärkung kann man eine für unsere Praxis hinreichend gut funktionierende "Virtual Earth" -Stufe aufbauen, die sich wie ein OpAmp als Addierer verwenden lässt. Damit könnte man auch sehr unterschiedliche Tonabnehmer adaptieren. Interessant z.B. für PJ- oder EB-3-inspirierte Bässe.

Öhm .. ?

Ergänzung: in meiner Archtop werkelt ein OpAmp, ein eigentlich als sehr hochwertig geltender TDA1034 mit externer Stromversorgung (benötigt 2-Adriges Kabel). Der OpAmp färbt den Klang deutlicher ein als der JFET. Ein TL071 übrigens ebenfalls.

Das ist ein Punkt der mich wirklich interessiert. Bei meiner bisherigen Recherche hab ich die Nuss noch nicht knacken können. Welche Charakteristiken eines OPs sorgen denn hier für eine "Klangfärbung"?

[bea]

Keine Ahnung. Der (ziemlich stromfressende) TDA1034 gilt bzw. galt mal als sehr gute Wahl für anspruchsvolle HiFi-Projekte. Ich war selbst überrascht.

Ein Virtual Earth Amp ist das übergeordnete Konzept, dem auch ein OpAmp in invertierender Grundschaltung zugrunde liegt. Also "hohe" Leerlaufverstärkung, starke Spannungsgegekopplung, Augangsspannung gegenüber Eingangsspannung invertiert. Das senkt die Eingangsimpedanz; der Eingang liegt "virtuell" auf Masse.

Wenn man so stark gegenkoppelt, dass die Spannungsverstärkung 1 wird, funktioniert das schon bei einer vergleichsweise geringen Leerlaufverstärkung. Die 6.5-fache Verstärkung habe ich übrigens an einem BF245B gemessen. Der ist ein wenig veraltet, leider auch abgekündigt, aber nicht trotz, sondern eher wegen seiner Eigenschaften für unsere Zwecke ganz gut geeignet - gerade, wenn man mit wenig Aufwand Grundschaltungen aufbauen möchte. Inzwischen dürfte es deutlich steilere JFETs geben - wenn man sie benötigt.

Die Grundschaltungen mit JFETs sind eigentlich genauso einfach aufzubauen wie Schaltungen mit Opamps...

[bea]

Hier mal ein Link in die Vergangenheit: der Vorverstärker, den Hiasl in einem seiner letzten Bassbauprojekte gezeigt hatte. Benötigt deutlich weniger Strom als meine beiden JFETs.

viewtopic.php?p=57973#p57973

[12stringbassman]

Wobei man diese Schaltung nicht 1:1 an konventionelle, hochohmige Tonabnehmer dranlöten sollte
Selbst bei zugedrehtem Trimmer T1 verstärkt der erste OP-Amp 6dB.
Die ganze Eingangsbeschaltung muss natürlich auf hochohmige Verhältnisse skaliert werden etc.
Und die von Zappl geforderte Umschaltung auf reinen Passiv-Betrieb ist in dieser Schaltung natürlich auch nicht eingebaut.

Grüße

Matthias

[bea]

Ja, ok, ich sehe sowas immer vor allem als Inspirationsquelle und ggf als Hinweis auch Themen, in die man sich einarbeiten könnte. Hier vielleicht noch der Hinweis: die niederohmigen PUs sind sehr breitbandig - im genutzten Frequenzbereich sind sie idealerweise linear. Die Klangformung kann man daher sehr kontrolliert mit aktiven und mit passiven Netzwerken vornehmen.

Das mit der Umschaltung auf reinen Passiv-Betrieb bringt ein Problem: Aktivschaltungen lassen sich mit hochohmigen Potis nicht voll ausnutzen, einer der wesentlichen Vorteile geht dann flöten. Man benötigt also separate Potis für beide Modi.

Ich halte die Umstellbarkeit aber für überflüssig. Wenn die Schaltung sorgfältig ausgelegt ist, wird sie den Klang nicht negativ beeinflussen, keinen "Druck" wegnehmen. Wenn sowas passiert, ist die Schaltung einfach nur ungünstig ausgelegt. Man sollte sich einfach klar machen, dass man die erste Stufe des Verstärkers ins Instrument verlegt. Nix weiter. Bei meinem EB-3 vermisse ich die fehlende Umschaltmöglichkeit überhaupt nicht (übrigens auch nicht bei meiner Archtop).

Deshalb hat es ja auch so viel Sinn, all die klangformenden Elemente, die man an seinem passiven Instrument schätzt, vor den Eingang des Vorverstärkers zu packen.

[zappl]

Ja, ok, ich sehe sowas immer vor allem als Inspirationsquelle und ggf als Hinweis auch Themen, in die man sich einarbeiten könnte.

Bea, danke für den Link. Der wertvolle Beitrag ist mir bisher durch die Lappen gegangen.

Das mit der Umschaltung auf reinen Passiv-Betrieb bringt ein Problem: Aktivschaltungen lassen sich mit hochohmigen Potis nicht voll ausnutzen, einer der wesentlichen Vorteile geht dann flöten. Man benötigt also separate Potis für beide Modi.

Ich halte die Umstellbarkeit aber für überflüssig.

Zugegeben wäre die Aktiv/Passiv-Umschaltbarkeit bei mir mehr ein "Angstschalter". Erfahrungsgemäß verabschiedet sich die Batterie streng nach Murphy's Law zum jeweils ungünstigsten Zeitpunkt und, ach ja, die Ersatzbatterie hat der Gitarrist ja letzte Probe für seinen Bodentreter gebraucht. Aber ob eine Klangregelung außer Vol und Balance im Passivbetrieb wirklich notwendig ist muss ich nochmal überdenken.

Ich versuche heut mal ein paar Simulationen aufzusetzen um verschiedene Schaltungskonzepte besser verstehen und bewerten zu können. Kam die ganze Woche zu nix.

[bea]

Erfahrungsgemäß verabschiedet sich die Batterie streng nach Murphy's Law zum jeweils ungünstigsten Zeitpunkt

Erfahrungsgemäß hält auch eine ziemlich leere Batterie noch einen Abend durch; die schaltungen benötigen so wenig Strom, dass die Spannung nicht "schlagartig" "weg" ist. Die Übersteuerungsfestigkeit sinkt halt ein wenig. Das hört man, bevor es zu spät ist. Streß hatte ich mit dem EB3 vor allem wegen Kontaktproblemen in der Klinkenbuchse. Silent Plugs sind eine Idee dünner als andere Klinkenstecker und können daher schon mal Kontaktprobleme verursachen.

Eigentlich könne man ja auch ein paar Meßpunkte einbauen, um schnell mal ohne Öffnen des Batteriefachs schauen zu können, wie es der Batterie so geht.

[zappl]

Komme gerade nicht mehr auf den Namen, aber es gibt einen Onboard Preamp bei dem eine LED zu blinken beginnt sobald die Batteriespannung unter ein bestimmtes Niveau sinkt. Hmm joa, kann man machen, muss man aber nicht.

[bea]

Sone Schaltung benötigt vor allem zusätzlich Strom.

[12stringbassman]

Genau: Die Lampe geht an, damit die Batterie schneller leer wird

[capricky]

Man kann ja einen Batteriechecker einbauen, wie bei den Onboardpreamps von Akustikgitarren. Eine Leuchtdiode, einen Einstellregler und einen Mikrotaster, findet auf einem cm² Leiterplatte Platz.

capricky

[zappl]

Ja, das is so ähnlich wie mit manchen Handy's die alle 2 Minuten vibrieren um einen niedrigen Akkustand zu signalisieren. Das habe ich auch nie verstanden.

Capricky, an sowas habe ich auch schon gedacht. Das halte ich mal als "nice-to-have" Feature mit niedriger Priorität im Hinterkopf. Alles andere ist erstmal wichtiger.

Konnte gestern einiges zu Filterschaltungen lesen und lernen. Ich melde mich demnächst mit einem ersten Entwurf, der dann gerne stark kritisiert werden darf.

[helferlain]

Ich hatte da mal eine Schaltung mit einer Zener (Zehner?) Diode, Mit Test-taster. Bei Tastendrucke sagte mir die Diode in Grüna "alles OK" oder in Rot "Spannung niedrig"... Leider keinen Pläne mehr auf der Festplatte.

[zappl]

Das Thema möchte ich nochmal aufgreifen:

Wesentlich für mich wäre auch die Verwendung langzeitstabiler, kratzfreier Potis (Leitplastik, conductive polymer/plastic),

Wer stellt denn solche her bzw. wo finde ich diese insbesondere auch in weniger gängigen Größen (<=100kOhm)? Und welche Potis könnten aus dem mittleren Qualitäts/Preis-Segment empfohlen werden?
Je nach Verfügbarkeit wäre die Schaltung ja auszulegen.

[capricky]

Das Thema möchte ich nochmal aufgreifen:

Wesentlich für mich wäre auch die Verwendung langzeitstabiler, kratzfreier Potis (Leitplastik, conductive polymer/plastic),

Wer stellt denn solche her bzw. wo finde ich diese insbesondere auch in weniger gängigen Größen (<=100kOhm)? Und welche Potis könnten aus dem mittleren Qualitäts/Preis-Segment empfohlen werden?
Je nach Verfügbarkeit wäre die Schaltung ja auszulegen.

Nun das ist ja dank google und Co nicht so schwer herauszufinden. Hersteller sind Bourns, Alpha usw., geben tut es die bei den üblichen großen Versendern wie Reichelt, Conrad, Voelkner usw., aber auch Banzai...

capricky