(SPICE = Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis = Simulationsprogramm mit Schwerpunkt auf Integrierte Schaltungen)
Eigentlich wollte ich nur ein angepasster 4-Band Tonregler mit
parametrischer Mittenfrequenz zusammenbauen, welcher auf die
Beschriftung der Regler meines Novanex Black Bass 200 W Combo Bass
Verstärker passt. Die original Elektronik Rauscht. Außerdem, wenn ich
mit der Bassgitarre slape oder den Drumautomat anschließe, hört man
ein deutliches "pumpen", was ziemlich nervt. Es soll also ein moderner
Class-D Verstärker rein und auch eine entsprechende Vorstufe. Schemas
von Klangreglern und Mehrband-Equalizern findet man zu Hauf, aber eben
nicht genau das, was dann zur Beschriftung passt. Die
Klangregelung für sich ist ja nicht zu beanstanden.
So stellte ich mir etwas mit KiCad zusammen und wollte es mit ngspice
simulieren. Aber bald merkte ich, dass die Simulation von
Potentiometern eine echte Herausforderung darstellt.
Die Internet-Foren sind voll davon, aber etwas wirklich brauchbares habe ich nicht gefunden. Hier ein paar Links zum Thema:
Bei der Implementation benötigt man für jedes Potentiometer eine
Stromquelle und ein Widerstand, welcher dann die Steuerspannung
einstellt. Außerdem funktioniert es nur bei konstanten Signalen, nicht
aber wenn man den Frequenzgang simulieren möchte. Vermutlich braucht es
zu viele Iterationen der Spannungsberechnung.
Am bequemsten wäre ein Potentiometer, welches mit einem Widerstand
eingestellt werden kann. Der Widerstand kann dann bei der Simulation
variiert werden, um das Potentiometer einzustellen. Deshalb benötigt das
Modell eine interne Stromquelle für den Steuerwiderstand. Dann muss
erst die über dem Steuerwiderstand entstandene Spannung in ein
normalisiertes Verhältnis gesetzt werden, welches dann die zwei
Teil-Widerstände einstellt, nämlich so, dass die Summe der Beiden
Widerstände konstant ist.
Hier die Lösung:
Das Bauteil fürs Schema ist ein Potentiometer Modell mit 2 weiteren Pins:
Die Anschlüsse 4 und 5 sind für den Steuerwiderstand von 0...100 Ohm =
0...100% der Drehachse. Für die Mittelstellung werden dann 50 Ohm
gewählt. Wichtig ist auch, dass einer der beiden Anschlüsse des
Steuerwiderstands auf Masse gelegt wird, damit die Simulation richtig
rechnen kann.
Bei der Simulation wird dann als Potentiometer der Steuerwiderstand zur
Anpassung ausgewählt. Als Bezeichnung kann z.B. R_Bass1 gewählt werden.
R_...und eine fortlaufende Nummer sind aber zwingend für eine korrekte
Simulation.
Hier das gesamte Schema eines 5-Band Equalizers als Beispiel. Ein
Hilfssignal mit +14dbV und eines mit -14dbV helfen bei der Skalierung
der Darstellung, indem man diese bei der Simulation mit anzeigt:
Den Potentiometern wird dann das Spice Modell "RC_POT_100K" zugewisen aus der folgenden spicepot_l.lib Spice Modell Datei (speichern mit rechter Maustaste).
Die spicepot_l.lib enthält die Potentiometer 100Ω, 1kΩ, 10kΩ, 100kΩ, 1MΩ und kann beliebig erweitert und angepasst werden.
