Согласование импеданса
Как уже упоминалось, второй ОУ IC1b сконфигурирован для единичного усиления, поэтому его выход (вывод 7) должен быть подключен к его инвертирующему входу (вывод 6). Тем не менее в цепи ООС показан резистор R1. Для уменьшения искажений “видимое” сопротивление по инвертирующему и неинвертирующему входам должны быть равны. Однако, к одному входу подключен регулятор громкости, сопротивление которого меняется.
Если вместо R1 установить перемычку, то уровень искажения будет всё равно очень низкий, см. графики характеристик. Если есть желание предельно минимизировать искажения, замерьте сопротивление регулятора громкости в том положении, в котором вы слушаете музыку чаще всего и именно такого номинала установите резисторы R1 (R2).
Конечно, для этого сначала потребуется установить перемычки и провести несколько тестовых прослушиваний на вашем тракте и после этого… есть подозрение, что вы не захотите менять перемычки на сопротивления.
Application Notes
-
Stabilizing difference amplifiers for headphone applications
PDF, 670 Кб, Файл опубликован: 28 апр 2015
-
Reducing distortion from CMOS analog switches
PDF, 375 Кб, Файл опубликован: 29 янв 2015
-
Distortion and source impedance in JFET-input op amps
PDF, 182 Кб, Файл опубликован: 24 окт 2014
-
Remove the DC Portion of Signals with the ADS7817
PDF, 55 Кб, Файл опубликован: 27 сен 2000Unwanted portions of a signal, such as a DC pedestal, can be difficult to reject in a single supply circuit. A DC pedestal voltage most typically appears at the output of an operational amplifier with a small signal riding on top of it. This pedestal voltage is required in the analog domain to insure that the small signal that contains the pertinent information never falls below the ground potenti
-
Tuning in Amplifiers
PDF, 44 Кб, Файл опубликован: 2 окт 2000Have you ever had the experience of designing an analog gain block with an amplifier that is specified to be unity gain stable only to find that it is oscillating out of control in your circuit? Or have you ever replaced a stable voltage feedback amplifier with a current feedback amplifier to find that the current feedback amplifier immediately oscillates when placed in the amplifier socket? Oscil
-
Single-Supply Operation of Operational Amplifiers
PDF, 77 Кб, Файл опубликован: 2 окт 2000Operation of op amps from single supply voltages is useful when negative supply voltages are not available. Furthermore, certain applications using high voltage and high current op amps can derive important benefits from single supply operation.
-
Op Amp Performance Analysis
PDF, 76 Кб, Файл опубликован: 2 окт 2000This bulletin reflects the analysis power gained through knowledge of an op amp circuit’s feedback factor. Feedback dictates the performance of an op amp both in function and in quality. The major specifications of the amplifier descibe an open-loop device awaiting feedback direction of the end circuit’s function. Just how well the amplifier performs the function reflects through the feedback inte
Datasheets
Sample &Buy ProductFolder Support &Community Tools &Software TechnicalDocuments ReferenceDesign OPA134, OPA2134, OPA4134SBOS058A – DECEMBER 1997 – REVISED OCTOBER 2015 OPAx134 SoundPlusв„ў High Performance Audio Operational Amplifiers1 Features 3 Description The OPA134 series are ultra-low distortion, low-noiseoperational amplifiers fully specified for audioapplications. A true FET input stage is incorporated toprovide superior sound quality and speed forexceptional audio performance. This, in combinationwith high output drive capability and excellent DCperformance, allows for use in a wide variety ofdemanding applications. In addition, the OPA134 hasa wide output swing, to within 1 V of the rails,allowing increased headroom and making it ideal foruse in any audio circuit. 1 Superior Sound QualityUltra Low Distortion: 0.00008%Low Noise: 8 nV/в€љHzTrue FET-Input: IB = 5pAHigh Speed: …
Принципиальная схема
Предусилитель состоит из двух идентичных каналов. На всех схемах будет представлен левый канал. Кроме того схема разделена на две секции: коммутатор входов и непосредственно сам усилитель.
Принципиальная схема коммутатора входов:
Увеличение по клику
В конструкции предусмотрено 5 входов RCA для подключения различных устройств. Они обозначены «CD», «DVD» и «TAPE» (разумеется можете обозвать их по-своему).
Шестой разъём (CON13) служит для прямой трансляции сигнала с выбранного входа. Эта функция подсмотрена в промышленных аппаратах и была актуальна в эпоху магнитной записи. Может кому-то и сегодня пригодится.
Реле коммутатора управляются транзисторами и запитаны от источника с напряжением +5В. Общий провод (земля) этого источника не связан с общим проводом источника питания самого предварительно усилителя (на схеме они имеют разные обозначения). Это сделано для снижения помех при коммутации.
Реле срабатывают при подключении базы управляющего транзистора к общему проводу. В самом простом случае для управления можно использовать галетный переключатель.
Увеличение по клику
На схеме также показаны реле RLY6 и RLY7 и их цепи управления. Они служат для коммутации выходного сигнала усилителя, но об этом мы расскажем позже.
Функционал.
Первая проблема при проектировании предварительного усилителя связана с коммутатором входов. Считается, что меньше искажений получается при использовании галетного переключателя. Но, если расположить переключатель на лицевой панели, то от входных разъёмов, установленных на задней панели усилителя, к переключателю будут идти длинные проводники, что ухудшит уровень шумов. Если переключатель расположить ближе к задней стенке усилителя, то потребуется механический удлинитель для переключения. Это усложнит конструкцию и сделает невозможным использование дистанционного управления.
Поэтому было решено в коммутаторе входов использовать качественные электро-механические реле. Если для каждого входа использовать отдельное реле, это даст минимальные перекрёстные искажения и шумы.
Мы также решили снабдить предварительный усилитель модулем усилителя для наушников. Обычно для прослушивания через наушники используют (основной) усилитель мощности. Но зачем задействовать мощный аппарат, если требуется всего несколько миллиВатт?
В нашей конструкции усилитель для наушников выполнен в виде отдельного модуля (устанавливается по желанию), а выход предварительного усилителя переключается на него с помощью реле.
Коммутация выходных цепей
В конструкции предусмотрено переключение выхода предварительного усилителя между выходными разъёмами RCA на задней панели конструкции и клеммной колодкой (CON6), которая предназначена для подключения усилителя для наушников.
Два реле (RLY6 и RLY7) неиспользуемые выходы подключают к земле. Реле управляются с помощью контактов, расположенных внутри гнезда для наушников. Поэтому переключение происходит автоматически при подключении штекера головных телефонов.
Диод, конденсатор и резисторы включены в базовую цепь управляющего транзистора Q6 служат для задержки переключения реле, чтобы исключить неприятные щёлчки при коммутации.
ОУ для канала АЦП WT192X
Свинтенок В. А.
Ниже
представлены результаты исследования работы канала АЦП (первого каскада)
звуковой карты WT192X с
наиболее популярными и лучшими на сегодняшний день микросхемами. Данные
приведены с учетом симметричного так и не симметричного включения карты и при
напряжении входного сигнала близком к максимальному уровню сигнала для карты в
обоих включениях.
Рассматривались три возможных пути (варианта) реализации апгрейта:
— полная замена микросхем (ОУ), с резисторами в цепи обратной связи;
— с заменой микросхем (ОУ);
— с использованием микросхем с симметричной структурой.
В
связи, с чем и материал представлен в виде трех частей:
— в первой части приведены данные экспериментов на «стандартных» ОУ, с
качественными резисторами и имеющие наилучшие характеристики по линейности;
— во второй на «стандартных» ОУ с чип резисторами;
— в третьей — на OPA1632.
Доработка звуковой карты WT192X
изложены в статьях (). В статье («Доработка
входных цепей WT 192X») приведена и схема канала АЦП. Тракт канала АЦП
представляет собой два последовательно включенных преобразователя. Один из
преобразователей преобразует симметричный сигнал в не симметричный, а другой –
несимметричный в симметричный (выполнен на двух инверторах). Коэффициент
передачи преобразователя меньше единицы, а инверторов равен единице.
Как показывает опыт работы со звуковой картой, она довольно
часто используется и в несимметричном включении, в связи с чем, коэффициент
гармоник преобразователя измерялся во всех трех режимах работы – инвертирующем,
не инвертирующем и дифференциальном.
Кроме того, для тех, кого интересует качество
согласования (симметрией) входного каскада приводимых здесь ОУ, привожу еще и
такой параметр как коэффициент гармоник по синфазному сигналу Кгс. Он
измеряется при подаче сигнала (синфазного) на оба входа преобразователя и
рассчитывается как отношение среднеквадратичного значения гармоник на выходе
микросхемы к первой гармонике синфазного сигнала, действующего на входах ОУ.
Этот параметр дает возможность оценить предельное значение искажений в не
инвертирующем включении, его взаимодействие с искажениями возникающих в иных
каскадах, а по спектру оценить дифференциальную нелинейность согласования (симметричность)
входного каскада и объяснить волнистость и не монотонность характера спектра ОУ
в целом.
Схема преобразователя, которая исследовалась, была несколько
упрощена – были исключены резисторы по 100кОм, стоящие на входе преобразователя,
а номиналы резисторов цепи обратной связи попарно составили соответственно 15кОм
и 3,3кОм. На вход исследуемого каскада подавалось напряжение такой амплитуды,
которое примерно соответствует максимальному входному напряжению карты в
симметричном (2 вольта, здесь и далее подразумевается среднеквадратичное
значение) или несимметричном (4 вольта) включении (близкое к 0 дБ).
Сопротивление нагрузки каскада 5кОм и равно входному сопротивлению инверторов.
Напряжение питания 12 вольт. При симметричном включении по входу использовался
дополнительный инвертор на микросхеме LME49710 с
резисторами в цепи обратной связи по 5кОм.
Дискретный или интегральный.
Изначально была идея сделать усилитель работающий в классе “А” на дискретных элементах, полагая что это лучший способ получить минимальные значения искажений и шумов. Однако, такая конструкция из-за большого количества элементов может оказаться сложной для повторения, да и по размерам она будет существенно больше, чем конструкции с применением операционных усилителей, а значит, будет более чувствительная к внешним шумам и помехам.
Типовые и популярные до сих пор операционные усилители NE5534 и LM833 тоже не подошли, так как на сегодняшний день их параметры не достаточно высокие.
Более современные, не дорогие и доступные ОУ серии Burr-Brown (Texas Instruments) OPA134 позволяют получить уровень искажений 0,00008% на частоте 1 кГц! Это более чем на порядок (в 25 раз) лучше параметров операционных усилителей упомянутых выше. Кстати, выходные каскады этих ОУ не работают в режиме класса А, несмотря на их отличную линейность. Документация от производителя не раскрывает секрет, как удалось достичь этих впечатляющих результатов.
Эти микросхемы и решено было использовать в конструкции.
Технические характеристики предварительного усилителя:
- Диапазон частот (абсолютно плоский) 10 Hz — 20 kHz,
- Максимальный входной сигнал………………………… 2.9V RMS (9.5V RMS на выходе)
- Входное сопротивление………………………………………………………………~90 кОм
- Выходное сопротивление……………………………………………………………..100 Ом
- Гармонические искажения…………………………………. <0.0005%
- Сигнал/шум……………………………………………… -102 dB
- Разделение каналов……………….. -96 dB на частоте 1 kHz, -73 dB на частоте 10 kHz
- Проникновение между входами. . -110 dB на частоте 1 kHz, -93 dB на частоте 10 kHz
Внимание! Заявленные характеристики можно получить только при соблюдении всех рекомендаций авторов по выбору элементов, монтажу и конструктивных особенностей усилителя. Можете сравнить характеристики этого предварительного усилителя с вариантом Дугласа Селфа
Можете сравнить характеристики этого предварительного усилителя с вариантом Дугласа Селфа.
Источник питания
Для получения высоких заявленных характеристик мы разработали малошумящий источник питания для предварительного усилителя.
Увеличение по клику
Он обеспечивает стабилизированные выходные напряжения ± 15 В и + 5 В для самого предварительного усилителя и дополнительных блоков. Плата блока подключена к трансформатору с выходным напряжением переменного тока ~15В (две обмотки). Диодный мост (D1-D4) и два конденсатора по 2200мкФ выпрямляют и фильтруют переменное напряжение и обеспечивают примерно ± 21 В постоянного напряжения. Регулируемые стабилизаторы LM317 и LM337 выдают на выходе ± 15 В благодаря резисторам 100 Ом и 1,1 кОм, подключенным к выводам «OUT» и «ADJ».
Мы использовали регулируемые стабилизаторы, потому что их управляющие выводы «ADJ» можно «оторвать» от земли, чтобы улучшить подавление пульсаций, что мы сделали с использованием конденсаторов 10 мкФ. Защитные диоды (D5 и D7) обеспечивают разрядный путь для конденсаторов, если выход случайно замыкается на землю.
Два диода (D6 и D8) в обратном включении защищают выход каждого плеча в случае неисправности другого.
Стабилизатор на фиксированное выходное напряжение 7805 (REG3) используется для получения напряжения + 5V. Резистор номиналом 100Ом служит для снижения рассеиваемой мощности на микросхеме стабилизатора. Этот резистор не так важен для модуля предварительного усилителя, но существенно облегчит тепловой режим стабилизатора при подключении дополнительных блоков.
Поскольку от источника питания +5В потребляется дополнительная мощность только положительной полярности, для балансировки плеч выпрямителя в отрицательное плечо включен резистор номиналом 330Ом, который обеспечивает одинаковую скорость разряда конденсаторов фильтра при выключении.
Продолжение следует…
Удачного творчества!
Стать подготовлена по материалам журнала «Практическая электроника каждый день»
Вольный перевод статьи — Главный редактор «РадиоГазеты».
