StageAct - Stereo forforsterker med fire komponenter!

[skrodahl]

Jeg ble inspirert til å lage en liten aktiv forforsterker med volumkontroll av denne gamle artikkelen:
http://www.schematicsforfree.com/ar... and Op-Amp Make A Tapered Volume Control.pdf

Selvfølgelig lyver jeg litt, det blir mer enn fire komponenter. Man behøver sette inngangsimpedans, man skal også ha bypass-kondensatorer for operasjonsforsterkeren og utgangskondiser. Samme hvordan man ser på det så blir det vanskelig å bygge en stereo forforsterker med færre komponenter.

Her er konseptet, en kanal:

Jeg bruker to tricks her:

- Inverterende operasjonsforsterker kan ha gain lavere enn 1
- Et lineært potensiomenter og en motstand kan fungere som et logaritmisk potensiometer

Komponentene blir da, for en stereo forforsterker:

- 2x Inngangsmotstand
- 1x lineær stereo potensiometer
- 1x dobbel operasjonsforsterker

Gain kan endres ved å bytte ut R1 med forskjellige verdier. Her er grafer for tre ulike gains, X-aksen viser hvor langt man har vridd volumkontrollen (0-100%).

14 dB (R2 = 20k ohm):

10 dB (R2 = 33k ohm):

6 dB (R2 = 50k ohm):

Nå gjelder det bare å finne litt tiloversbliven tid, og bygge den...

 

[skrodahl]

Komplett krets

Inngangsimpedans og utgangsimpedans, samt utgangskondensator er med. Tegningen viser ikke bypass-kondensatorer, men det er to av dem.

Da blir det, for en stereokrets:

- 2x inngangsmotstander, impedans
- 2x inngangsmotstander, forsterkning
- 2x utgangskondensatorer
- 2x utgangsmotstander
- 2x bypasskondensatorer
- 1x lineær potensiometer
- 1x dobbel operasjonsforsterker

Tolv komponenter, en aktiv stereo forforsterker med volumkontroll.

 

[TEK]

Hvordan tror du kvaliteten på denne blir?

 

[skrodahl]

Hvordan tror du kvaliteten på denne blir?

Det blir jo spennende å se. Jeg må først finne tid til å bygge den, og så blir det til å måle. Da det er en enkel opamp-krets, burde det bli bra. Simulering av kretsen viser lovende resultat.

EDIT: Her er et eksempel på samme design (link). Mye mer komplisert, men her blir samme konsept brukt som volumkontroll.

En sak med denne kretsen er at den får ekstremt høy forsterkning om potmeteret feiler og gir brudd. Ikke spesielt artig for resten av stereokomponentene eller høyttalerne.

Det kan dog løses med et par ekstra resistorer (historien om de fire komponentene som ble seksten) som gjør at volumet senkes til 10% av vridningen på volumet. Feiler potmeteret sånn at det blir kortslutning så blir volumet null og nix.

Om det blir bra, så kan man f.eks. tenke seg et opamp-steg til, med bass/diskant mellom de to stegene. Jeg vil uansett se/høre resultatet, det kan bli en ualminnelig enkel forforsterker.

Og navnet? Single Stage Active Preamp.

 

[skrodahl]

Jeg diskuterer StageAct på diyAudio (StageAct - Four components Preamp - diyAudio), og der er det folk som virkelig ikke liker potensiometer. Når denne kretsen tar bort ulempene med potmeter, så sier de at pot'er feiler hele tiden. Alltid.

Det dukket derfor opp en annen kul ide; gjøre om potmeteret i kretsen til en stepped attenuator. Det burde være forholdsvis enkelt å implementere en liten gjeng med spenningsdelere.

 

[skrodahl]

Litt mer framskritt, sånn ser StageAct ut nå:

En inverterende operasjonsforsterker har ingen DC offset, så vi får se til at vi ikke introduserer noen. Da havner kondensatoren først. Med R1=50k ohm og C1=1 uF blir max forsterkning 6 dB (2x), og cutoff-frekvens (-3 dB) blir 3.18 Hz.

Alt i alt ser det ut som at stereoversjonen kan bygges med ti komponenter, men...

Et par potensielle problem ligger og lurker.

- Siden det er en inverterende krets, finns det en signalvei gjennom R1/R2(pot) som gjør at fullt linjesignal flyter gjennom når operasjonsforsterkeren ikke får strøm.
- Utgangsresistansen på foregående steg (signalkilden) legges til på inngangsmotstanden i StageAct. Er utgangsresistansen for høy, kan forsterkningskurven/volumresponsen bli feil.

Enten får man leve med disse problemene, eller så får man legge til en ikke-inverterende opamp helt først som buffer. Da med C1=1 uF og en 100k ohm motstand til jord framfor dette bufferet.

 

[KJ]

^Jeg ville muligens ha vurdert å gjøre det noen hakk mer «komplisert»
1) buffer på inngangen (for å drive neste punkt)
2) mye lavere verdier motstandene (støy), dvs verdier i nabolaget av 1k heller enn 100k
3) dobbel eller firedobbel OPAMP til volumkontrollen (for å drive lavere impedanser og redusere støy)
4) et inverterende trinn til med dobbel opamp, jf. pkt 2 & 3
5) evt en ekstra utgangsbuffer for å isolere pkt 4 fra neste trinn.

Jeg ville også ha brukt noen små kondensatorer i feebackloopen på de inverterende forsterkerne. Det er også viktig å minimere/eliminere DC igjennom potmetret til inngangen på OPAMPen, for å unngå skurring, det gjelder også DC ut fra utgangen på OPAMPen.

Jeg ville også ha bytte fra FET OPAMPer til NE5534 eller helst LM4562 eller noe liknende.

Dersom simetrix har regnet riktig har kretsen din en utgangsstøy ved 6 dB maks forsterking på omkring 10,7 µV 20 til 20k Hz, eller ca -100 dBV.

Oppskrifta over med 5XNE5534, en verdi på potmetret på 1K (de andre motstandene skalert tilsvarende) med doble OPAMPer, og en inverter med doble OPAMPer og motstander på 1K, men ingen utgangsbuffer så fikke jeg en utgangsstøy på omkring 3,16 µV, eller omkring - 110 dBV 20 til 20k Hz.

mvh
KJ

 

[skrodahl]

Takk for mange gode råd KJ,
Som sagt var dette en øvelse i enkelhet. Det absurd enkle utgangspunktet var jo for enkelt. Spørsmålet er hvor enkelt det likevel kan bli, her er ett forslag:

1) Kretsen i forrige post fungerer ikke, det er ikke sånn man gjør AC-coupling på inverterende opamp.

2) Et inngangsbuffer behøves. En inverterende opamp slipper gjennom hele signalet om den ikke får strøm. Dessuten legges utgangsmotstanden i foregående krets til på inngangsmotstanden til dette (R1).

3) Lavere verdier på pot og inngangsmotstand. R3 (1M) er bare i tilfelle potmeteret feiler og gir en kjempehøy motstand samtidig som signalet går gjennom til opampens inngang. Da blir forsterkningen også kjempehøy, og det vil vi ikke ha noe av. Om potmeteret fungerer som det skal, spiller ikke R3 noen rolle.

4) Mindre kondensator for å ta bort DC, C1=47nF gir en cutoff-frekvens (-3 dB) på 3.39 Hz

5) Tegningen viser bare en kanal, tanken er å bruke doble opamper.

 

[KJ]

Litt mer komplisert: Her er forresten en variant av Douglas Self sin utgave av Baxandal sin aktive volumkontroll, uten buffer på inngangen, jf fig 9.21 i Douglas Self - Small Signal Audiodesign. Douglas Self har også tegnet inn en kondensator på signalinngangen på poten, men det gir en volumavhengig nedre grensefrekvens og kan antagelig unngås.

(V1 er signalet på inngangen). Forsterkingen er satt til 6 dB, båndbredden er begrenset til omlag 230k Hz, og utgangsstøyen med en båndbredde på 20k Hz er simulert til omkring 3µ5 V eller omkring - 109 dBV. Fordelen med denne er at maksimal forsterking settes uavhengig av volumkontrollen i den andre OPAMPen (X2). Jeg antar at oppførselen til denne muligens ikke er så følsom for evt snurrigheter i poten.

mvh
KJ

 

[oen]

Bra tråd, og lærerikt.

Hum, har nok glemt det meste med årene.

 

[skrodahl]

Litt mer komplisert: Her er forresten en variant av Douglas Self sin utgave av Baxandal sin aktive volumkontroll, uten buffer på inngangen, jf fig 9.21 i Douglas Self - Small Signal Audiodesign. Douglas Self har også tegnet inn en kondensator på signalinngangen på poten, men det gir en volumavhengig nedre grensefrekvens og kan antagelig unngås.

Vis vedlegget 347880

(V1 er signalet på inngangen). Forsterkingen er satt til 6 dB, båndbredden er begrenset til omlag 230k Hz, og utgangsstøyen med en båndbredde på 20k Hz er simulert til omkring 3µ5 V eller omkring - 109 dBV. Fordelen med denne er at maksimal forsterking settes uavhengig av volumkontrollen i den andre OPAMPen (X2). Jeg antar at oppførselen til denne muligens ikke er så følsom for evt snurrigheter i poten.

mvh
KJ

C2 og R3 er en helt normal AC-decoupling for ikke-inverterende opamper, og gir en cutoff-frekvens på 0.48 Hz. Jeg har ikke sett denne før, godt poeng at man kan sette forsterkningen i det inverterende steget. Det gjør også at man følger den logaritmiske kurven bedre, om man har lavere forsterkning.

Vil ikke denne plasseringen gjøre at inngangsimpedansen blir variabel? Det var jo et av mine problem med den aller enkleste versjonen. Enten behøver man en veldig lav utgangsimpedans i det forrige steget, ellers får man legge på et buffer som jeg har gjort. Jeg ville heller ikke ha brukt elektrolytter i signalkjeden, noe som unngås med å bruke 47nF i kretsen jeg viste. (Som bare er mulig med den store motstanden i parallell, for å unngå evt. problemer om potmeteret feiler.)

Nå ser jeg meg ikke som en direkte konkurrent til hverken Mr. Self eller Bandaxall, jeg kjenner at jeg er på veldig tynn is her...

 

[KJ]

Inngangimpedansen over volumpoten er i alle tilfeller variabel med denne typen aktiv volumkontroll, hvor volumkontrollen inngår i en negativ tilbakekoblingsløyfe. Derfor er det formålstjenlig å ha en buffer eller forsterker på inngangen.

Størrelsen på koblingskondensatorene må selvfølgelig vurderes ift impedansene og valget av OPAMPer. Det er bl.a. noen valg mht last, støy og DC-offset. Med bipolare OPAMPER som jeg har simulert med er det ofte greit å holde impedansene på inngangene mindre enn 10k og gjerne ned mot 1k, både av hensyn til støy og DC-offset. Med 1k og evt lavere blir det fort noen utfordringer med det trinnet som skal drive lasten. 1k inngangsimpedans på en forforsterker er også noe vel lavt til at det kan bli en generell anbefaling. Lave impedanser gir igjen behov for store kondensatorer for å minimere AC/Signal-spenningsfallet over kondensatoren, og dermed redusere evt forvrenging fra kondensatoren. Når det gjelder bruk av elektrolytter til koblingskondensator er det viktig å ha i mente at de kun skal ha en jobb, dvs blokkering av DC. De bør ikke brukes som høypassfilter med grensefrekvens over 1 Hz (-3 dB) eller så.

En potensiell og generell ulempe med slike aktive volumkontroller er at det praktiske «spennet» i volumreguleringen øker med forsterkingen rundt volumpoten. I Baxandal oppsettet (1V inn = 0 dBV) spenner 10%-90% på volumkontrollen fra ca -26 dBV til ca -2,5 dBV med -1X forsterking, dvs et spenn på omlag 23,5 dBV. Med -10X forsterking er det tilsvarende spennet i volumkontrollen fra ca -20 dBV til ca +12,7 dBV, dvs et spenn på ca 32,7 dB. Det er mer praktisk med et reguleringsspenn som er uavhengig av forsterkingen og muligens nærmere 40 dB fra 10% til 90%.

mvh
KJ

 

[skrodahl]

En potensiell og generell ulempe med slike aktive volumkontroller er at det praktiske «spennet» i volumreguleringen øker med forsterkingen rundt volumpoten. I Baxandal oppsettet (1V inn = 0 dBV) spenner 10%-90% på volumkontrollen fra ca -26 dBV til ca -2,5 dBV med -1X forsterking, dvs et spenn på omlag 23,5 dBV. Med -10X forsterking er det tilsvarende spennet i volumkontrollen fra ca -20 dBV til ca +12,7 dBV, dvs et spenn på ca 32,7 dB. Det er mer praktisk med et reguleringsspenn som er uavhengig av forsterkingen og muligens nærmere 40 dB fra 10% til 90%.

mvh
KJ

Det er veldig sant det du sier der. Volumkontrollen blir mindre logaritmisk jo lavere forsterkningen er. Endrer du R1 i kretsen under til 2k, blir forsterkningen 14 dB. Spennet fra 10-90% på potmeteret blir da større.

Helst burde forsterkningen være rundt 18 dB for å få en volumkontroll som er tilstrekkelig nære en logpot. Problemet blir da, som i grafen under, at man får en kurve som ligner mer og mer en S. En sånn jukselogaritmisk volum er derfor mest korrekt mellom sånn omtrent 30-80% av vridningen.

Nå blir det atter igjen kompromisser. 14 dB er ikke uvanlig for en forforsterker, men veldig mange forsterkere har en veldig høy følsomhet/forsterkning. Den ligger ofte på omkring 0,7V, og de fleste moderne signalkilder har allerede en høyere output enn dette. Om man har så høy forsterkning i forforsterkersteget, ligger man kanskje som oftest under 30% av vridningen på potmeteret, og der er det jo ikke alldeles logaritmisk lenger.

Derfor hadde det kanskje vært bedre med en buffer, eller kanskje til og med en "fordemper". Altså en forforsterker med dempning...

Jeg legger med grafen for 6 dB forsterkning igjen, altså med komponentverdiene som er vist under. Den er kanskje ikke så gæli likevel? Sammenlign med en perfekt logaritmisk pot (den grønne grafen i det siste bildet). I.o.m. at forsterkningen ikke stiger så mye som den burde på de første ~30%, gjør det at du faktisk kan dra på volumkontrollen til opp mot halvveis i vridningen. Det vil man jo gjerne når man spiller på relativt normalt lydnivå for å utnytte volumkontrollen best mulig.

 

[KJ]

Fra 10% til full pupp er det nesten rett strek, jevnt og fint.

Jeg leste litt mer om dette i Douglas Self - Small Signal Audiodesign. Ingen av de ulike topologiene han viser for aktiv volumkontroll gjør det godt under 10% på volumpoten. Han framhever en ikke uvesentlig fordel med Baxandall designet, at forsterkingen igjennom det aktive volumtrinnet er uavhengig av motstandsverdien på volum poten (med en lavimpedant driver rett før), dvs at kanalbalansen også er uavhengig av toleransen i motstanden på volumpoten (typisk +/- 20% eller verre). Ift volumpotene er kanalbalansen kun avhengig av den elektromekaniske sporingen mellom kanalene i poten.

Mht signal/støy-nivå er det gjerne en fordel å få signal nivåene så høye som praktisk mulig, så tidlig som praktisk mulig i signalkjeden (inntil overstyringsmarginene forsvant). Siden det fleste OPAMPer med +/-15V forsyningsspenning trives god med signalnivåer rundtomkring 8 V (kanskje ikke like godt over 10V) er det grei skuring å legge et passivt dempeledd på utgangen som tar et internt signalnivå på 8V ned til det signalnivået som sender effekttrinnet til klipping, f.eks. 4:1 eller 8:1. Med et dempeledd på utgangen tar det ikke lang tid å legge til en valgmulighet for å dempe ytterligere med f.eks. 20 dB til kveldslyttingen.

mvh
KJ

 

[skrodahl]

Det er fordeler og ulemper med alle design. Jeg er fortsatt nesten helt sikker på at min lille krets er litt for enkel. Jeg ser likevel noen fordeler som jeg vil ha med meg. Høy inngangsimpedans, lav utgangsimpedans fram til den inverterende opampen med volumkontroll, ingen elektrolytter i signalbanen, AC-coupling, sikring mot feilende pot og få komponenter.

Elektrolytter er ikke kjent for å ha bra frekvensrespons, så jeg vil helst ikke ha dem med til annet enn bypass.

Det er jo klart at en sånn krets ikke kommer å få like bra signalkvalitet som mer avanserte løsninger. SNR er uansett bra på gode opamper, og kilden er jo linjenivå. Dessverre kommer det nok til å ta litt tid før jeg har mulighet å teste og måle.

Jeg ville nok ikke ha lagt til et dempeledd i slutten, da havner man på nytt i trøbbel med impedansen. Det er derfor man ikke skal dempe etter forsterkning.

Jeg burde forresten regne litt på kondensatorer i feedback. De begrenser jo båndbredden i tilfelle man skulle ha problem med oscillering.

 

[KJ]

Enda litt mer komplisert ... bare for å fullføre/komplettere Baxandall designet, her er en variant med ekstra buffer/forsterker til inngang og utgang, med en liten twist på utgangen.

Denne er AC-koblet på både inngang og utgang. Ift forrige utgave har jeg byttet NE5532 med OPA604 (fra BJT til FET) og justert motstandene slik at det ikke lengre er «nødvendig» med elektrolytter til koblingskondensatorer. Maksimal forsterkingen rundt volumkontrollen er satt til 10X/ +20 dB, mens utgangstrinnet (X4) har en forsterking på 1/5 eller -14 dB, dvs en netto forsterking fra inngang til utgang på opp til 6 dB eller 2X. Utgangstrinnet er med andre ord en aktiv attenuator, på samme måte som den aktive volumkontrollen, samtidig som den retter opp den inverterte polariteten fra volumkontrollen. Dette oppsettet gjør det mulig å jonglere mellom forsterkingen rundt volumkontrollen ift det praktiske reguleringsområdet, og samtidig ha kontroll på den totale forsterkingen i kretsen. Dempingen i utgangstrinnet bør likevel ikke være større enn at maksimal uklipt spenning på inngangen til X4 gir en spenning ut som med en viss margin kan drive effekttrinnet til klipping (dvs at effektforsterker klipper før forforsterker). En fordel med OPA604/2604 er at de kan kjøre på forsyningsspenninger på til +/- 24V, og den kan muligens kjøre på signalspenninger opp mot 14V RMS før klipping.

Med 10X rundt volumkontrollen er det praktiske bruksområdet til voulmkontrollen fra 10%-100% på 40 dB eller 1:100. Volumkontrollen har en ganske jevn aksjon fra 20%-90%, mens en er litt brå fra 10-20 og 90-100. Volumkontrollen er fortsatt ikke veldig god under 10%. Slik kretsen her er tegnet er båndbredden (-3 dB) fra ca 2,6 Hz (inn i en ekstern last på 10k ohm) opp til ca 137k - 230k Hz (avhengig av volumkontrollen). Utgangsstøyen ved maks volum er simulert til et sted rundt - 105 dBV @ BW 1-20k Hz.

mvh
KJ

 

[skrodahl]

Hei KJ, dette leder til ganske mange spørsmål. Jeg er nå nesten totalt på ukjent mark. Uansett, det er veldig interessant!

Her er hva jeg (tror) jeg ser:

1) 100k ohm inngangsimpedans

2) Et båndpassfilter, nedre cutoff 1,59 Hz - øvre cutoff 159.1549,43 - senterfrekvens 1.590,77 Hz

3) Unity gain buffer

4) Aktiv Bandaxall volumkontroll, ac coupling cap på bufferinngang, 10X/20 dB forsterkning på det inverterende steget.

5) En aktiv dempning, 0.2X/-14 dB

6) Et båndpassfilter, nedre cutoff 0,16 Hz - øvre cutoff 159.1549,43 Hz - senterfrekvens > 12 kHz (Regnestykket Fcenter=SQRT(Flow * Fhigh) blir feil med frekvenser lavere enn 1 Hz...)

Jeg er på veldig tynn is her, som sagt... Sjansen er stor for at jeg misforstår monumentalt.

• Tre ganger AC-coupling, om jeg ikke er ute å sykler.

• Begge båndpassfiltrene gir vel faseskift, men ved forskjellig frekvens. Faseskiftet er 0-90 grader, 45 grader ved senterfrekvensen.

• Senterfrekvensen er også den frekvensen med høyest signal, dvs at et båndpassfilter (avhengig av bredden) ikke har jevn frekvensrespons.

• Jeg kunne tenkt å ta bort det første båndpassfilteret (1), og beholde impedansmotstanden til jord.

• Jeg ville også ta bort kondensatoren i volumkontrollens bufferinngang (4).

• Gjort om den aktive dempningen (5) og båndpassfilteret (6) til et aktivt andreordens høypassfilter (med samme dempning) med så små kondensatorverdier som mulig.

Angående det siste båndpassfilteret: Båndbredden begrenses med lavpassfilteret i den aktive volumkontrollens forsterkningssteg (cutoff, -3 dB, på drøyt 24 kHz). Med høypassfilteret i utgangsbufferet/dempningen unngår du også evt. impedansproblem ift neste steg, som ellers ville påvirket båndpassfilteret.

Kunne man ikke ha satt høypassfilteret i NFB-loopen på begge de to unity gain-stegene? Som en ekstra forsikring mot oscillering, mener jeg. Det er kanskje overkill på opamper som er unity gain stable, og med PSU bypass kondensatorer? NE5532 er vel ikke 100% stabil ved unity gain?

En annen løsning på AC-coupling kan være en DC-servo på utgangsbufferet/dempningen. Kan man gjøre det på inverterende opamp forresten? Om det går, da får man vel ikke en eneste kondensator i signalkjeden? Eller?

En tredje løsning for å ta bort DC fra signalet er en DC-servo på inngangsbufferet. Om man setter en 100uF elektrolytt mellom R6 og jord, burde det ikke kunne komme noen DC-komponent. De to neste opampstegene er jo inverterende, med flytende jord. Da behøves heller ingen filter på utgangen eller i utgangssteget. Her lukter det nok en gang null kondensatorer i signalkjeden.

Men som sagt, her er jeg veldig langt fra å være på hjemmebane. Er det sånn at jeg tar skrekkelig feil, så holder det med å si et høyt HYSJ til meg. Gjerne med et hint eller to, sånn at jeg kan gjøre hjemmeleksene mine.

 

[KJ]

Jeg burde muligens ha tatt med en liten «disclaimer» - komponentverdiene er valgt ut i fra den iterative innfallsmetoden - på gefülen - dvs verdier som ser ut som det kan virke ok i SPICE simuleringene. Jeg har ikke gjort noen finere vurderinger eller beregninger av noen av komponentverdiene. Du ser stort sett ganske riktig, trur eg.

Inngangsimpedansen er 100k DC og 50k AC. Det kan antagelig økes noen hakk dersom ønskelig. Koblingskondensatorer bør ha en fast jordreferanse på hver side, slik at det ikke bygges opp spenninger i den, dvs det bør kanskje være en mostand til jord på utgangen av X4, for å terminere C4 når forsterkeren er avslått.

Båndbreddebegrensinger blir veldig fort N grader av «belte og bukseseler», der både signal kilde og mottaker har egen AC-kobling. Men så lenge de er rundtomregnet en decade eller så unna 20-20k Hz så bør den kumulative virkningen ikke bli veldig stor med mindre signalkjeden er veldig lang med mange båndbreddebegrensninger. Dvs. øvre grensefrekvens i filtrene kan kanskje flyttes til nærmere 200k Hz. Jeg har ikke brydd meg nevneverdig med å regne på senterfrekvensene. i båndpassfunksjonen. Grensefrekvensen i AC-koblingen på utgangen er avhengig av den lasten utgangen driver, med en ekstern last på 10k simulerte jeg en nedre grensefrekvens (-3 dB) på 2,6 på hele kretsen. Jeg kan kjøre ei simulering av faseresponsen på denne når jeg kommer hjem.

Dersom du er helt sikker på at inngangstrinnet ikke vil se noen DC, så kan selvfølgelig AC-koblingen her tas vekk. Inngangstrinnet bør ha en lavpassfiltrering (R4/C1)for å redusere problemer med høyfrekvent støy (EMI/RFI). Tilsvarende bør det være en lavpassfiltrering på utgangen for å hindre at høyfrekvent støy tar bakveien.

Dersom forforsterkeren skal drive en effektforsterker som har egen AC-kobling eller DC-servo så kan det også gå bra å ta bort AC-koblingen på utgangen. Det bør også gå greit å lage en DC-servo til både inn og utgang.

Jeg må innrømme at jeg ikke alltid forstår meg på uttrykk om «ingen kondensator i signalkjeden». F.eks. så er en kondensator mellom R6 og jord i signalkjeden. En DC-servo er også «i signal kjeden». Ditto med strømforsyningen.

Jeg er selv på ikke alt for tykk is. Det lille jeg kan om elektronikk er selvlært, og det er antagelig en god del som er «vranglært» og misforstått

Jeg skal se litt nærmere på dette etter jobben i dag.

mvh
KJ

 

[skrodahl]

Da virker det som at vi er på samme side i boka

Jeg ser ikke noe overordnet mål i å unngå kondensatorer i signalkjeden, men det er mange som ser det som den hellige gral. Det er jo en artig øvelse. Det går ingen signal gjennom kondingen fra R6 til jord. Kondensatorer i NFB på opamper er jo teknisk sett i signalbanen, og de behøves jo i DC-servo.

En veldig artig diskusjon dette, kul å se hva man faktisk kan gjøre i så relativt enkle kretser.

 

[KJ]

Litt nærmere om ytelsen til kretsen i det forrige innlegget mitt:
1) Faseresponsen er innenfor +/- 20 grader fra 20 til 20k Hz med maks volum og i en ekstern last på 10k ohm (minst båndbredde), og innenfor +/- 5 grader fra ca 44 Hz til ca 13k Hz
2) Båndbredden (-3 dB) i båndpassfilteret på inngangen før X1 er fra ca 1,6 Hz til ca 1M6 Hz. Øvre grensefrekvens reduseres med kildeimpedans. En kildeimpedans på 100 om så halveres øvre grensefrekvens til ca 800k Hz. I tidligere nevnte «Small signal audiodesign» bruker Douglas Self lavpassfilter på inngangen med verdier på 100R i serie og 100 pF til jord, dvs med en grensefrekvens som er ti ganger høyere. Kombinasjonen 100R og 1 nF er kanskje litt drøy kost for enkelte signalkilder.
3) Båndbredden (-3dB) i volumkontollen - signal inn direkte på VR1 og signal ut direkte på x2, med maks volum (dvs det verste tilfellet) er fra ca 0,5 Hz til ca 195k Hz. Ved nærmere ettersyn er det antydning HF til selvsving ved mindre enn 100% på volumkontrollen, no som det må sees nærmere på.
4) Båndbredden (-3dB) i utgangstrinnet (signal inn på R10 og signal ut på Vout) i en ekstern last på 10k ohm er fra ca 1,7 Hz til ca 235k Hz. Nedre grensefrekvens er lastavhenging og ei ekstern last på omkring 10K er kanskje det verste «normaltilfellet» ?
5) Frekvensresponsen fra 20 til 20k Hz, ved maks volum og inn i en ekstern last på 10k ohm, er er jevn og innenfor 0,1 dB.

mvh
KJ

 

[lyntoft!]

Hei.

Jeg er stor fan av mindre/mer filosofien.
Har et eksempel her, (om ikke allerede nevnt), denne bruker jeg med LME49990 og er forunderlig fornøyd.
Måtte legge på .1uf mellom pos/neg rail på selve soic8 adapteren for å forhindre oscilering. Kan være greit å gjøre uansett hvor bredbåndet op-amp man måtte velge.

Men krever veeldig gjennomtenkt og ripplefri PSU, til gjengjeld helt tyst.

edit: c 11 / 12 skal være 100uF

edit: Gain justeres enkelt..
Av = 1 + R2 / R1

1 + 10k/8.2k = 2.21 voltage gain.
8.2k resistor gir 6.9db gain.
7.5k gir 9.5db gain
5k gir 14db gain
1k gir 20.8db gain

 

[skrodahl]

Et godt eksempel på en veldig enkel opamp-krets.

Problemet er det samme som på min første tegning. Impedanstilpasning. Impedansen varierer med volumet, og man kunne nesten like gjerne hatt et potmeter som "passiv forforsterker". Det er en fordel da, og det er en forutsigbar utgangsimpedans.

 

[KJ]

^En liten presisering, det er inngangsimpedansen til OPAMPen som variere med volum i kretsen i innlegg #21.

Lasten til signalkilden er stort sett upåvirket av volum når det brukes en konvensjonell logaritmisk pot uten andre elementer rundt, og en vanlig OPAMP med veldig høy inngangsimpedans (sammenliknet med volumpoten). Dersom det brukes en lineær pot med en ekstra motstand til jord, så blir inngangsimpedansen her også variabel.

Fordelen med den aktive volumkontrollen som du startet ballet med, sammenliknet med en mer konvensjonell krets som i innlegg #21, er som kjent at volumkontrollen reelt sett justerer forsterkingen i kretsen, contra at forsterkingen er konstant.

mvh
KJ

 

[lyntoft!]

Konfigurasjonen jeg skisserte kan jeg ikke annet enn si fungerer upåklagelig, virker rimelig immune disse lme49990 chipene.
Glemte å krediterere sashu / hifivision for design.
Kult om dere kunne testet kretsen selv, tar jo få minutter å nøste i hop.
Jeg har ikke så mye å sammenligne med,men det har sikkert dere, og kan sikkert gi en fornuftig kritikk.

J

 

[skrodahl]

Å kalle det et "design" er jo en smule overdrevet. Det er et 100% standard ikkeinverterende opamp-steg (med bypass-kondensatorer) med et potmeter foran. I denne kresten ville jeg plassert volumkontrollen etter opampen, før utgangskondensatorene.

Det er jo i samme ånd som resten av tråden, nemlig å gjøre det så enkelt som overhodet mulig. Enklere enn dette blir det jo bare om man bare bruker potmeteret som volumkontroll (uten opampen).

Det er en helt okay PCB-layout, med store jordplan og korte signalbaner. Og saken er jo den at det er i prinsipp alt som behøves for at en opamp skal yte sitt optimale.

Det finnes ingenting her som gjør at det skal låte dårlig. Det eneste kan være at man får litt dårligere frekvensrespons i den aller laveste bassen, i visse spesifikke tilfeller. Det skal sies at det ikke er veldig sannsynlig, og det krever en litt dårlig designet signalkilde.