Saya telah membuat sirkuit speaker sederhana. Kedengarannya (setidaknya bagi saya) sangat bagus (meskipun audiophile mungkin akan berteriak keras dan melarikan diri). Saat ini saya mengalami masalah.
Untuk meningkatkan volume dan meningkatkan kualitas audio (membuat speaker berbagi beban) Saya telah mencoba konfigurasi yang berbeda untuk empat speaker, sejajar dengan mereka semua, membuat serial mereka, dan paralel dua serial oleh dua lainnya. Menambahkan speaker dalam serial hanya memiliki efek yang baik pada kualitas audio, tetapi segera setelah saya menggunakan salah satu dari mereka secara paralel kualitas audio menjadi lebih berisik / terdistorsi. Saya tidak begitu mengerti mengapa. Apa yang sedang terjadi? Saya ingin dapat menyejajarkan speaker karena mengurutkannya baik untuk kualitas audio, tetapi hal itu mengurangi volume, dan itu merupakan masalah, terutama jika ingin menggunakan lebih banyak lagi speaker.
Perbaikan "sederhana" adalah meningkatkan catu daya sehingga saya dapat mengendarainya dengan voltase yang lebih tinggi, tetapi saya sedikit takut akan hal itu: P dan itu juga akan memberi tekanan lebih pada komponen yang terlibat. Menggunakan op-amp rail-to-rail mungkin bisa sedikit memperbaiki situasi, tetapi masih akan ada kehilangan tegangan pada BJT push-pull (saya kira), dan saya tidak punya op rail-to-rail yang cocok. -pem tersedia.
Menjengkelkan karena hampir berhasil. Saya tidak membutuhkan kualitas atau volume suara terbaik, tetapi hanya sesuatu yang agak dapat diterima.
Informasi tambahan:
- Speakernya terdiri dari dua tipe yang berbeda, tetapi walaupun saya hanya paralelkan saja dua speaker identik yang mengeluarkan masalah noise / distorsi (dan membiarkan dua lainnya tidak terhubung).
- Mungkin tidak relevan, tetapi pasokan ganda saya terdiri dari dua kutil dinding 5 V.
- Op-amp yang saya gunakan adalah quad op-amp LM324AN . Itu bukan rail-to-rail.
- Sebuah resistor 100 (hingga sekitar 220) ohm antara keluaran langsung dari op-amp kanan dan pentanahan mengurangi kebisingan di semua konfigurasi. Saya tidak tahu mengapa; Saya hanya menemukan ini ketika saya salah menghubungkan kabel: hal
- Dan BTW: Saya tidak berpikir masalah noise / distorsi berasal dari speaker paralel yang menggambar arus terlalu banyak, karena volumenya tidak memiliki / efek kecil di dalamnya. Itu adalah masalah pasokan saat ini maka volume yang lebih tinggi akan (saya pikir) sangat memperburuknya.
- Tujuan op-amp pertama adalah untuk memusatkan input 0 V ke 5 V di sekitar GND, yaitu output dari op-amp pertama adalah -2,5 V hingga +2,5 V.
- Kedua op-amp dipasok dari +5 V -5 V rails. Sayangnya itu tidak muncul dalam skema.
Penelitian lebih lanjut
Baiklah Jadi saya melakukan osiloskop untuk beraksi dan memeriksa voltase di depan speaker (setelah push-pull).
Begini tampilannya dengan satu speaker (dan ya ada banyak> 20 kHz noise):
Beginilah tampilannya dengan dua speaker identik secara paralel di bawah keadaan yang sama. Tegangan sebenarnya tidak berkurang, tetapi ada hal aneh di bagian bawah yang pasti suara yang saya dengar:
Pada gambar berikut ini bahkan lebih terlihat !:
BTW, jejak kedua hanyalah penanda. Itu tidak menunjukkan tanah dan tanah kira-kira di tengah bentuk gelombang.
Oh! Saya sangat menyesal karena skematisnya salah pada satu poin penting. Saya memang memiliki umpan balik setelah push-pull! Seperti ini:
================================
Beberapa penelitian dan solusi
================================
Pertama-tama gambar sinyal audio pada trace1 dan GND pada trace2 seperti yang diminta. Tampaknya tidak terlalu bias DC:
Tapi tetap menarik untuk melihat bagaimana rel terlihat ketika audio berisik. Ini adalah gambar dari rail positif dan GND. Terlihat berisik, dan semakin buruk dengan volume yang lebih tinggi:
Rel negatif berada pada volume yang sama dan terutama lebih buruk daripada rel positif, setidaknya bagi mata saya (kamera lambat saya kabur!):
Hal pertama yang saya coba adalah menambahkan kapasitor 1 μF antara output op-amp dan ground, dan saya cukup terkejut mendengar bahwa kebisingannya menghilang !!
Ini adalah bagaimana rel negatif terlihat seperti pada volume yang sama, tetapi dengan kapasitor 1 μF ditambahkan:
Sehingga kapasitor 1 μF yang sederhana memecahkan masalah saya! Terima kasih untuk semua orang, akan BANYAK lebih lama bagi saya untuk menyelesaikan ini tanpa bantuan Anda :)
Ini adalah bagaimana gelombang sinus terlihat setelah kapasitor ditambahkan. Mmm, saya bisa menatap itu sepanjang hari ...:
Perbarui 2016-03-09
Saya mengganti level opamp shifter dengan kapasitor film kopling AC 1uF dan resistor 10k ohm ke GND setelahnya. Saya tidak benar-benar melihat adanya perbaikan pada kualitas suara TETAPI saya memperhatikan bahwa bias dengan kapasitor bukan shifter level opamp lebih aman . Dengan level opamp shifter jika, untuk alasan apa pun, akan menempatkan sinyal terlalu tinggi atau terlalu rendah maka bagian NPN atau PNP dari tahap output dorong-tarik harus mengangkut beban yang lebih berat yang mengakibatkan pemanasan (tidak baik! ). Jadi, saya akan menyimpan kapasitor kopling AC.
Saya juga menambahkan induktor untuk menyaring frekuensi PWM (~ 0.3mF), yang sangat meningkatkan penampilan kurva sinus.
Padahal, bahkan dengan dua perbaikan ini masalah asli masih muncul jika saya menghapus batas 0.22uF antara pin keluaran opamp dan GND. Di bawah ini adalah gambar yang menunjukkan gelombang sinus 440 Hz dengan dan tanpa batas 0.22 uF.
sumber
Jawaban:
Amplifier Anda memiliki impedansi keluaran tetap dan ayunan tegangan terbatas. Untuk mendapatkan daya maksimal dari itu, impedansi beban harus sesuai dengan impedansi keluaran. Dua speaker secara paralel memiliki setengah impedansi dari satu speaker. Ini tampaknya terlalu rendah untuk amp Anda untuk mengemudi dengan benar.
Mungkin persediaan "wallwart" Anda runtuh di bawah aliran besar dua speaker secara paralel. Tegangan pasokan yang lebih rendah membuat deadband 1,5 V atau lebih dalam output Anda fraksi yang lebih besar dari keseluruhan, secara signifikan meningkatkan distorsi. Anda tidak mengatakan opamps seperti apa yang Anda gunakan, selain itu mereka bukan rail to rail. Tegangan suplai mungkin runtuh ke titik di mana ada sedikit daerah aktif yang tersisa antara deadband dalam output dan kisaran output dari opamp akhir.
Selain itu, bagian-bagian sirkuit Anda tidak masuk akal dan lebih mudah diganti dengan desain yang lebih baik:
Setelah diperiksa lebih dekat, sepertinya Anda berpindah level untuk mengimbangi sinyal input yang dipusatkan sekitar 2,5 V. Ini benar-benar konyol.
Anda tidak dapat mendengar DC. Bahkan audio "HiFi" hanya turun hingga 20 Hz. Cara yang jelas untuk berurusan dengan input DC offset adalah dengan AC pasangan sinyal. Singkirkan semua omong kosong di sebelah kiri input positif dari opamp kedua. Ganti dengan tutup 1 µF secara berurutan diikuti oleh resistor 10 kΩ ke ground.
Inilah sirkuit dasar Anda dengan titik-titik yang jelas yang disebutkan di atas diperbaiki:
Perhatikan bahwa ini lebih sederhana dan akan bekerja lebih baik.
Ada cara untuk mengurangi deadband tahap akhir secara signifikan. Dua dioda adalah pendekatan yang sangat umum.
Apa yang biasanya saya lakukan adalah menggunakan pasangan lebih banyak transistor pada tahap output untuk memberikan keuntungan 2. Tahap sebelumnya hanya perlu mengemudi ke ± setengah kisaran pasokan. Yang berkeliling membutuhkan rail to rail opamp, yang umumnya tidak tersedia pada ± 12 V atau lebih yang Anda inginkan.
Ditambahkan sebagai respons terhadap jejak lingkup
Anda memiliki lebih banyak masalah daripada yang Anda sadari.
Sirkuit Anda berosilasi di bawah beban, hampir pasti dengan mengumpan balik melalui catu daya. Saya seharusnya secara eksplisit menyebutkan ini, tapi itulah yang C3 dan C4 di sirkuit saya dimaksudkan untuk mencegahnya. Coba sirkuit yang saya posting. Sebagian besar menggunakan bagian yang sama tetapi harus melakukan lebih baik.
Anda juga dapat melihat bukti deadband tahap output pada jejak lingkup. Sekali lagi, termasuk tahap output dalam tampilan umpan balik akan membantu dengan ini, meskipun tidak akan memperbaikinya.
Saya sekarang melihat opamp adalah LM324. Itu bukan pilihan yang baik untuk audio. Saya akan menggunakan TL07x dengan pasokan ± 12 V setidaknya. Itu mungkin berarti transistor keluaran lebih besar, mungkin dengan heat sink.
Setelah Anda mulai bekerja, saya bisa menunjukkan kepada Anda cara mendapatkan ayunan tegangan lebih banyak dan lebih sedikit deadband dari tingkat output, tetapi satu hal pada satu waktu. Itu akan menjadi pertanyaan baru.
sumber
Saya suka Anda menerapkan beberapa teknik / logika pemecahan masalah listrik yang baik di sini. Sayangnya, bagaimanapun, logika Anda melewatkan poin penting.
Saat mengendarai transduser audio dinamis (speaker dengan magnet & kumparan suara), amplifier Anda harus memiliki impedansi sumber yang lebih rendah daripada beban yang dikendarainya.
Jumlah yang mencapai impedansi sumber amplifier di bawah impedansi beban speaker disebut " faktor redaman " dalam dunia audio pro yang mengacu pada hal itu berkaitan dengan kemampuan amplifier untuk menggerakkan speaker dengan akurasi sementara arus ekstra yang tersedia (dan langsung tersedia saat ini) kemampuan yang terkait untuk melawan tegangan "sags") berkelahi (meredam) efek udara bergerak & getaran eksternal, dll. mencoba untuk memutarbalikkan gerakan kumparan suara.
Agar dapat secara efektif menjalankan 4 speaker yang tidak cocok dari output Anda tanpa menggoreng speaker apa pun & tanpa menyebabkan distorsi yang buruk, Anda benar-benar perlu menambahkan 3 stave output final secara paralel dengan yang Anda miliki sekarang. Kemudian, Anda dapat menghubungkan setiap speaker ke outputnya sendiri. Ini akan mencapai kemampuan volume / volt yang lebih tinggi yang ingin Anda dapatkan dengan mensejajarkan speaker, sambil menghindari meniup ampli dengan menggambar arus terlalu banyak, dan meniup speaker dengan impedansi terendah karena sebagian besar daya akan mengalir melaluinya jika speaker semua paralel pada satu saluran.
- - - - - - - - - - Added Schematic - - - - - - - - - -Berikut skema sirkuit, menggunakan sebagian besar komponen Anda yang ada, menggabungkan low-pass / high-pass pada input audio untuk menghilangkan offset DC & kebisingan ultrasonik PWM. Juga, ini termasuk output penggerak speaker paralel, bersama dengan kapasitor decoupling Olin antara catu daya & gnd, serta decoupling LM324AN.
Catatan: Pasti akan lebih baik untuk menggerakkan setiap unit dorong / tarik dari output opamp terpisah, dengan loop umpan baliknya sendiri, tetapi itu akan membutuhkan 2 LM324AN lagi (kawat menggunakan umpan dari 1OUT untuk menjalankan semua 4 bagian "final out", dengan setiap kabel "final out" seperti OpAmps 3 & 4 hingga 1 speaker per pasangan OpAmp)
sumber