Vel bekomme! Jeg har vel ikke så mye imot at den aller løseste synsingen blir litt avkledd, heller.
Anyways, la oss gjøre den balanserte overføringen skuddsikker. Det var en haug problemer med den enkle versjonen jeg nettopp viste, alt fra at de to opampene i avsenderen var koblet delvis i serie sånn at den ene forsterket støyen fra den andre, til at inngangsimpedansen var lav og fremfor alt at inngangstrinnet var over 14 dB mer bråkete enn den helt enkle, ubalanserte linjeinngangen. I verste fall kunne disse problemene bygge seg opp til det punktet hvor man ville være i stand til å høre forskjell på signalkabler på grunn av kapasitive koblinger og manglende kansellering av innstrålt støy. Sånn kan vi jo ikke ha det.
Det er heldigvis mye som kan gjøres. Et opplagt tiltak er å bytte de gamle NE5532 opampene med nyere LM4562. NE5532 har vært førstevalget for audio i 30 år, minst, men omsider ble det lansert en bedre opamp til overkommelig pris i 2007. Det byttet til "raskere opamper" var den viktigste endringen da min DEQX ble oppgradert fra PDC2.6 til HDP3-nivå i 2008. Jeg vet ikke om "hurtighet" (slew rate) hadde så mye med det å gjøre, men forvrengningen i en LM4562 er oppgitt til THD = 0,00003 % og støyen til 2,7 nV, noe som var en lett hørbar forbedring i transparens fra NE5532's 0,002 % og 5 nV. Den oppgraderte versjonen oppleves som helt transparent, selv fra analog kilde via A/D og D/A-konvertering, mens den gamle versjonen la et visst "grått slør" over lyden. LM4562 passer rett inn på sokkelen for NE5532 uten noen andre endringer i kretsen. Eneste ulempe er at den er litt mindre strømsterk enn 5532. Dessuten er LM4562 nesten fem ganger dyrere enn NE5532, men det får vi kanskje leve med. Den koster hele kr 34,10 på Elfa mot 7,66 for en NE5532. I det minste er dette dual opamps i en brikke, så vi kan dele de tallene på to for å få prisen pr opamp. Bortimot en nobrainer hvis prisen ikke er det aller viktigste.
Den enkle balanserte linjedriveren er egentlig litt klønete. Hvis Cold-siden kortsluttes til jord, f eks ved en feilkoblet kabel, vil den opamp'en prøve å levere så mye strøm den bare greier (det er dessverre ikke så mye), og så står den der og klipper kontinuerlig. Det søpler til jordingen i linjedriveren, samtidig som signalnivået faller med 6 dB ved at det nå bare er differansen mellom Hot og jord som gir signal til mottakeren. Det finnes smartere måter å gjøre det på. En måte er trafobalanserte utganger som justerer seg inn helt automatisk hvis det er ubalanse i mottakeren, og som dessuten skaper et galvanisk skille mellom avsender og mottaker. Det er sånne utganger jeg selv har i DEQXen. Eller så kan man lage en smart krets med et par opamper, sånn at linjedriveren tror den er en trafo. Den kretsen kommer vi straks tilbake til.
På mottakersiden er en opplagt løsning å bruke et par opamper som buffere foran den opampen som tar differansen mellom Hot og Cold. Da kan vi gjøre inngangsimpedansen så høy som vi bare vil, samtidig med at vi kan bruke lave resistorverdier i feedback-kretsen og redusere den termiske støyen dramatisk på den måten. Dessuten kan vi sette flere opamper i parallell, både som buffer og som differensialtrinn, sånn at signalet forsterkes likt, men den tilfeldige støyen jevnes ut. Det forbedrer signal/støy-forholdet en hel del.
Da kan det for eksempel bli slik, fortsatt med et tip o' the hat til Doug Self:
Det utgangstrinnet er en smart sak. For det første er opampene nå i parallell i stedet for serie, sånn at støyen reduseres heller enn å forsterkes. Feedbackkretsen balanserer utgangstrinnet etter hva det er koblet til. Hvis en av fasene, enten Hot eller Cold, kortsluttes til jord, vil kretsen skru ned den kortsluttede opampen samtidig som den andre skrus opp 6 dB for å opprettholde signalnivået. Enda smartere, hvis den kortslutningen til jord skjer på mottakersiden, vil kretsen justere seg inn etter eventuelle forskjeller i jordreferanse mellom de to endene og minimere betydningen av jordstøy og jordsløyfer. Det blir ikke like bra som når alt er koblet riktig, men den saken gjør sitt aller beste for å levere best mulig signal, uansett. Utgangsimpedansen er 75 ohm, forresten.
Inngangstrinnet har nå 68 kiloohm inngangsimpedans (220k i parallell med 100k), likt på Hot og Cold uansett signal og tilkoblinger, men den kan forsåvidt settes til hvilken verdi man måtte ønske. Motstandene i differensialkretsen er nå 820 ohm i stedet for 10000 ohm. Kalkulatoren min sier at bare den ene endringen gir 10 dB reduksjon i termisk egenstøy. Dessuten er det parallelle opamper både i buffertrinnet og i differensialtrinnet for å jevne ut tilfeldig termisk støy og forbedre signal/støy-forholdet. En liten detalj er at pin 1 i mottakeren er jordet til chassis via et RC-ledd (Zobel) med knekkfrekvens et sted rundt 230 kHz. Det betyr at skjermen i praksis bare er jordet i avsenderenden ved audiofrekvenser og i begge ender ved radiofrekvenser. Det reduserer sårbarheten for eventuell asymmetri i kablene uten å øke sårbarheten for innstrålt RF. Støykanselleringen vil fortsatt opprettholdes selv om kablene har litt ulik kapasitans mellom hver leder og skjerm. Jeg har satt sånne RC-ledd på inngangene i effektforsterkerne, koblet via en vippebryter som velger om pin 1 skal gå direkte til jord, til jord via RC-leddet, eller ikke gå til jord i det hele tatt (ground lift). Men jeg må innrømme at det ikke gjør noen hørbar forskjell hos meg om den bryteren står i den ene eller andre stillingen.
Denne signaloverføringen får nå lavere egenstøy enn den enkle ubalanserte signalmottakeren. Den er dessuten så kabel-immun at det neppe er noen særlig forskjell å høre om ledningen mellom utgang og inngang byttes fra state-of-the-art twisted pair til tre lengder rusten piggtråd.
Om dette likevel ikke skulle være godt nok, er det enda mer å gå på. En opplagt forbedring er å sette enda flere opamper i parallell alle steder og forbedre signal/støy-forholdet ytterligere. En annen forbedring er å bytte til enda mer støysvake opamper som AD797 i stedet for LM4562. AD797 ble opprinnelig utviklet for bruk i ubåt-sonar og hydrofoner. Det er applikasjoner hvor lav egenstøy er ganske viktig, for å si det forsiktig. Egenstøyen i en AD797 ligger helt nede på 0,9 nV, altså nesten 10 dB under LM4562 og 15 dB under NE5532. Dessuten leverer den dobbelt så mye strøm som LM4562 og en god del mer enn NE5532, og lar seg ikke affisere av inngangsimpedanser ned mot 200 ohm. Da kan vi også redusere motstandsverdiene i feedback-nettverkene enda mer, kanskje fra 820 ohm til 560 ohm i differensialtrinnet, og få ytterligere støyreduksjon på den måten. Forvrengningen er oppgitt til -120 dB (0,0001 %) ved 20 kHz, litt dårligere enn LM4562, men formodentlig godt nok i massevis. Eventuelt kan man måle og lytte seg frem til den beste kombinasjonen av LM4562 (lavest forvrengning) og AD797 (lavest støy) i den aktuelle kretsen. Ulempen er at det begynner å bli dyrt. En enkelt AD797 koster 119 kr på Elfa, en god del dyrere enn de 34,10 kr som en dobbel LM4562 koster, og vi trenger altså dobbelt så mange. Med de 10 opampene på kretsdiagrammet over er vi oppe i 1190 kr for bare opampene pr kanal, 2380 kr for begge kanaler. Før den betydelige kvantumsrabatten som vi åpenbart kommer til å få. Det blir likevel ganske dyrt, men da har vi også en krets med ekstremt lavt støynivå og en tilnærmet idiotsikker signaloverføring mellom boksene.
Jeg forsøker så hardt jeg bare kan å avstå fra en kost/nyttebetraktning mellom en slik kretsløsning i boksene vs sirkuskabler mellom boksene, men greier det ikke helt.
Sist redigert:
