Dampfradioforum

Hallo zusammen,

gerade unterhalte ich mich mit Willi über Eingangsbeschaltungen für Kristalltonabnehmer.

Bisher sah ich den Kristalltonabnehmer nur als Kondensator - 1 bis 5 nF - an, der in Reihe zur Spannungsquelle geschaltet ist.
Nun ist die Ersatzschaltung eines Kristalls ja etwas komplexer; meist dargestellt als R-L-C-Reihenschaltung mit einem Parallel-C.

Welche Ersatzschaltung kann man für einen Kristalltonabnehmer verwenden, wenn man nur den NF-Bereich betrachten will? Reicht der einfache Kondensator aus? Oder beinflussen die anderen Kapazitäten, Widerstände und Induktivitäten den Frequenzgang so merklich, daß man sie mit hinzunehmen muß?

Gruß, Frank

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Hallo Frank,

ich weiß nur aus Beiträgen in einem anderen Forum, dass Kristalltonabnehmer einen für heutige Verhältnisse hochohmigen Eingang haben wollen.
Üblich waren da wohl Werte so um 1 M-Ohm.

Meist haben die Hersteller der Kristallsysteme den optimalen Eingangswiderstand angegeben.


Grüße

Martin

Nur bekommt man mit dieser "Schaltung" einen äußerst unbefriedigenden Frequenzgang. In dieser Funkschau wird sehr gut beschrieben, wie man ein Kristallsystem korrekt anpaßt:

http://www.radiomuseum.org/forumdata/us ... 44_v11.pdf

Funkschau S. 39; PDF-Dokument S. 9

Franks Frage bezog sich aber nun z.B. auf Simulator-Programme. Wie trägt man hier ein Kristallsystem ein? Bei Magnetsystemen ist das ja genauso. Bei LTSpice und auch RFSim99 kann man Spannungsquellen eintragen. In diesen Fällen ist jedoch die Spannungsquelle das System selber. Bei der Simulation entstehen hier aber nun Fehler:

Wenn ich ein Kristallsystem an einen niederohmigen Verstärkereingang anschließe, so bricht die Spannung unterhalb einer bestimmten Frequenz ja zusammen. Wie kann man das aber nun in einem solchen Simulationsprogramm korrekt simulieren?

Laienhaft ausgedrückt: Bei einem Magnetsystem müßte als Spannungsquelle quasi ein Dynamo und bei einem Kristallsystem ein Kondensator, der bei Bewegung Strom produziert, "eingezeichnet" werden.

VG Willi

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Hallo,

ich habe mal nach equivalent circuit crystal OR piezo OR ceramic "pickup" gesucht, denn auf englischsprachigen Seiten findet man zu diesem Thema wesentlich mehr als auf deutschen.

Ergebnis: Fast immer dient eine Spannungsquelle mit Serienkondensator als Ersatzschaltung.

Interessant ist auch der folgende Artikel von 1971, er stellt verschiedene Schaltungen zur Frequenzgangkorrektur vor. Die dort erwähnten Tonabnehmer haben nur 200 .. 900 pF. Das mag aber daran liegen, daß sie eine Generation später entworfen wurden als die 2-nF- und 5-nF-Typen aus der Funkschau.
http://www.keith-snook.info/wireless-wo ... sation.pdf

Gruß, Frank

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Das mit der Serienschaltung kann ich nicht nachvollziehen.

Wenn man mal als "Referenz" die geforderte Kurve aus der Funkschau 1944 heranzieht, so sollte der Frequenzgang der Entzerrerschaltung der Kurve 3 entsprechen:



Diesen Kurvenverlauf bekommt man aber nur dann auch so angezeigt, wenn man den Kondensator in den Simulationsprogrammen parallel zur Spannungsquelle schaltet:






In Serie geschaltet, erhält man diesen Kurvenverlauf:






Von daher tendiere ich eher zu der Auffassung, daß die Parallelschaltung korrektere Werte liefert.

VG Willi

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Hallo Willi,

elektrisch ist das Kristallsystems tatsächlich nur eine Spannungsquelle mit einem Kondensator als Serienwiderstand.

Aber ...
Im ersten Abschnitt des Kapitels steht Das entspricht der Kurve 1. Die Entzerrungsschaltung berücksichtigt diesen Frequenzgang.

Wenn wir jetzt den Kristalltonabnehmer simulieren, müssen wir auch seine frequenzabhängige Empfindlichkeit einbauen, sprich: die Amplitude der Spannungsquelle muß umgekehrt proportional zur Frequenz sein. Dies kann man z. B. mit einer Spannungsquelle mit einem nachgeschalteten gepufferten Tiefpaß sehr niedriger Grenzfrequenz realisieren, oder mit einer Stromquelle mit parallelgeschaltetem Kondensator. In beiden Fällen "sieht" die nachfolgende Schaltung eine Signalquelle mit einem 2-nF-Kondensator als Innenwiderstand.

Bei Deiner RFSim99-Simulation machte man es sich noch einfacher, man manipulierte kurzerhand das Ersatzschaltbild des Kristalltonabnehmers passend. Durch den Tiefpaß 1MΩ/2nF bekommt die Wechselspannung weitgehend die gewünschte Frequenzabhängkeit, und der Innenwiderstand ist fast 100%ig kapazitiv. ( Jetzt weiß ich auch, wozu der 1MΩ eingebaut wurde. Es wäre schön gewesen, wenn man dies entsprechend kommentiert hätte. )

Gruß, Frank

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Was mir allerdings nicht gelingen will:

Wenn man ein Kristallsystem mit nur 47kOhm belastet, bricht die Spannung ja bei niedrigeren Frequenzen zusammen; die Bässe werden zu leise. Das ist jedoch weder mit der Serienschaltung, noch mit der Parallelschaltung zu simulieren. Zumindest habe ich das noch nicht geschafft.

Man bräuchte also ein Modul für die Simulation, welches sich tatsächlich so verhält, wie ein Kristallsystem.

VG Willi

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Hallo Willi,

doch, das Verhalten haben beide Simulationen. Bei 2 nF und 47 kΩ haben wir eine Grenzfrequenz von 1694 Hz.
Ich habe mal die beiden Varianten (plus eine dritte) in LTspice eingegeben und sie miteinander verglichen.
Betrachte mal den grünen und den blauen Frequenzverlauf. Man sieht, daß beide Kurven bei 100 MΩ (also quasi ohne Belastung) einen ziemlich geradlinigen Verlauf haben. Bei 10 kHz haben sie mit 47 kΩ einen ähnlichen Wert (bei dB gucken) wie mit 100 MΩ, aber bei 30 Hz sind die Spannungen mit 47 kΩ wesentlich schwächer als mit 100 MΩ.

Links: R1 = R2 = R3 = 100 MΩ ____________________________ Rechts: R1 = R2 = R3 = 47 kΩ




Mir ist ein Ersatzschaltbild eingefallen, das den korrekten Innenwiderstand und den in der Funkschau von 1944 beschriebenen Frequenzgang hat, siehe die untere Schaltung und die rote Kurve.
Es ist eine Stromquelle mit Parallelkondensator. Die Stromhöhe habe ich so gewählt, daß sich diese Schaltung in der Transient Analysis bei 1 kHz von außen gesehen exakt so verhält wie die obere Schaltung.

Vergleiche die rote Kurve mit der blauen (die Höhe der Kurve spielt hier keine Rolle). Die blaue Kurve flacht unterhalb von 100 Hz ab; das kommt vom 1-MΩ-Widerstand. Die rote Kurve macht dies nicht, da die ideale Stromquelle ja unendlich hochohmig ist.

Man kann übrigens jede Spannungsquelle in eine Stromquelle umformen (und umgekehrt), die sich von außen gesehen exakt gleich verhält. Guckst Du hier im oberen Abschnitt.

Die LTspice-Datei hängt an; die .txt-Endung habe ich angefügt, weil die Forensoftware den Upload von .asc-Dateien nicht erlaubt.

Gruß, Frank

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Irgendwie schaffe ich es nicht, deine Schaltung "nachzubauen". Wie hast du die Meßpunkte "Ua1" usw. hingekommen?

Auch mit den Werten von ";tran..." weiß ich leider nichts anzufangen.

VG Willi

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Hab's jetzt mit den Meßpunkten doch hinbekommen.

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Aber die Schaltung, die als Datei am vorigen Posting hing, hat doch funktioniert, oder? Du mußt ja nur die .txt-Endung entfernen, dann wird sie von LTspice als Schaltung erkannt.

Ja siehstewohl!


Miteinander verbundene Leitungen - in LTspice "Nodes" genannt - bekommen zunächst automatische Namen; V(n001), V(n002) ... Durch Klick auf das obige Symbol kannst Du ein "Label" mit eigenem Namen erstellen. Nach dem Klick auf OK erscheint am Cursor ein transparentes Rechteck, das Du dann auf den gewünschten Node schiebst und durch Linksklick dort fixierst. Dieses Label ersetzt den bisherigen Node-Namen und wird fortan angezeigt. Die Farbe und Schriftgröße kannst Du auch irgendwo einstellen.

Mit dem Label kannst Du auch Leitungen verbinden. Nehmen wir an, Du hast eine Batterie aufs Blatt gebracht und dem Pluspol das Label "UBat" gegeben. Dann wird jede Leitung/Node dieses Schaltplans, die ebenfalls ein Label "UBat" hat, automatisch mit dem Batterie-Pluspol verbunden.

Die weiß ich auch nicht auswendig. Die Zeilen mit .tran/;tran oder .ac/;ac kannst Du zwar editieren, mußt Du aber nicht. Diese Kürzel bezeichnen die Art der Simulation.
Es wird entweder im Zeitbereich (.tran) oder im Frequenzbereich (.ac) simuliert. Es gibt noch mehr Möglichkeiten, aber wir wollen erst mal nur zwei Sachen auf einmal durcheinanderbringen.

Am komfortabelsten kannst Du die Art der Simulation mit Simulate / Edit Simulation Command einstellen. Einfach beim entsprechenden Reiter die Daten eintragen und auf OK klicken. Die einzugebenden Daten sind bei Transient: Gesamtdauer der Simulation , Startzeitpunkt der Aufzeichnung, Zeitraster. Alles in Sekunden. Die Zeilen mit .tran, .ac usw. werden automatisch auf dem Schaltplan erstellt/aktualisiert - oder auch ausgeblendet, indem ein Semikolon vorangestellt wird.

Gruß, Frank

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Hallo Willi,

ich habe die Aufgabe gelöst, war gar nicht schwierig! The Boskveldian Institute for Applied Confusion proudly presents:

Ersatzschaltung für einen Kristalltonabnehmer incl. Frequenzgang der Schallplatte



Im gestrichelten Kästchen ist die komplette Ersatzschaltung. Auf der linken Seite ist eine Spannungsquelle mit einem nachgeschalteten Tiefpaß, Grenzfrequenz 200 Hz. Damit erfüllen wir die Eigenschaft der Schallplatte: bis 200 Hz konstante Amplitude, ab 200 Hz konstante Schnelle.
Auf der rechten Seite haben wir eine spannungsgesteuerte Spannungsquelle als Puffer für die Spannung am Kondensator C1, so daß diese durch die angeschlossene Schaltung nicht belastet wird. Cxtal stellt den Innenwiderstand des Tonabnehmers dar.

Die Werte für die Entzerrung stammen aus der besagten Funkschau http://www.radiomuseum.org/forumdata/us ... 44_v11.pdf , Seite 39. Damit kommen wir genau auf die Kurvenform Nr. III im Bild 2.

Wenn Du eine andere Grenzfrequenz brauchst, ändere R1 oder C1. An Punkt B kannst Du Dir den Frequenzgang der Schallplatte angucken.

Gruß, Frank

Hier der LTspice-Plan, in ganz klein; bitte als *.asc-Datei abspeichern:
Version 4
SHEET 1 948 680
WIRE -704 128 -752 128
WIRE -576 128 -624 128
WIRE -496 128 -576 128
WIRE -480 128 -496 128
WIRE -416 128 -432 128
WIRE -240 128 -352 128
WIRE -128 128 -240 128
WIRE -240 144 -240 128
WIRE -752 176 -752 128
WIRE -128 176 -128 128
WIRE -576 192 -576 128
WIRE -432 192 -432 128
WIRE -480 208 -480 128
WIRE -752 304 -752 256
WIRE -576 304 -576 256
WIRE -576 304 -752 304
WIRE -480 304 -480 256
WIRE -480 304 -576 304
WIRE -432 304 -432 272
WIRE -432 304 -480 304
WIRE -240 304 -240 288
WIRE -240 304 -432 304
WIRE -128 304 -128 256
WIRE -128 304 -240 304
WIRE -240 320 -240 304
FLAG -240 320 0
FLAG -128 128 A
FLAG -496 128 B
SYMBOL Misc\\signal -752 160 R0
WINDOW 0 2 9 Left 2
WINDOW 123 24 132 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value2 AC 1
SYMBOL res -608 112 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 10k
SYMBOL cap -592 192 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 80n
SYMBOL res -256 128 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 15k
SYMBOL res -144 160 R0
SYMATTR InstName Ri_amp
SYMATTR Value 1meg
SYMBOL cap -256 224 R0
WINDOW 0 -20 57 Left 2
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 50000p
SYMBOL cap -352 112 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName Cxtal
SYMATTR Value 5000p
SYMBOL e -432 176 R0
SYMATTR InstName E1
SYMATTR Value 1
TEXT -760 32 Left 2 ;Ersatzschaltung\nKristalltonabnehmer
TEXT -802 344 Left 2 !.ac oct 1000 30 10k
RECTANGLE Normal -800 16 -352 320 2

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