Mengapa "tegangan suplai tunggal jarang digunakan untuk mixer audio"?

Saya membaca " Pengumpulan Sirkuit Op-Amp Suplai Tunggal " dan dalam paragraf tentang penjumlahan (halaman 9) saya membaca " tegangan suplai tunggal jarang digunakan untuk mixer audio. Desainer sering akan mendorong op amp hingga, dan kadang-kadang di luar rel tegangan yang direkomendasikan untuk meningkatkan jangkauan dinamis ".

Apakah ini masih berlaku? Apakah op-amp pasokan tunggal kontemporer memiliki jangkauan dinamis terbatas untuk aplikasi pencampuran? Jika hal ini berlaku untuk berapa banyak saluran yang meringkaskan kisaran dinamis sinyal perlu op-amp pasokan terpisah?

circuit-design John Am
sumber

Anda harus berhati-hati berbicara menggunakan bandwidth kata dengan op-amp. Bandwidth mengacu pada rentang frekuensi, rentang dinamis mengacu pada rentang amplitudo.

jalalipop

Mengapa ini diturunkan? Tampaknya relevan dengan desain elektronik, dan bukan masalah pekerjaan rumah tanpa pekerjaan yang diperlihatkan.

Bort

Mungkin karena tidak ada op-amp catu tunggal dan ganda, hanya rangkaian catu tunggal dan ganda?

Finbarr

@Finbarr Ada op-amp catu daya tunggal dan ganda. Tentu, semua op-amp akan memiliki dua rel suplai, tetapi Anda dapat mengoptimalkan opamp untuk bekerja dari suplai negatif naik (atau bahkan di bawah suplai negatif), yang sering disebut "opamp suplai tunggal" karena ditujukan untuk menyederhanakan sirkuit dengan memungkinkan desain hanya menggunakan satu rel tegangan yang perlu diatur.

Joren Vaes

Beberapa "kesalahan" dalam desain sirkuit telah menyebabkan rangkaian suara populer , dan orang-orang yang mendengarkan suara-suara itu tidak tahu atau peduli apakah tegangan yang direkomendasikan atau maksimum terlampaui, jadi ada kemungkinan bahwa melebihi tegangan pasokan yang disarankan untuk op-amp mengarah ke jenis suara tertentu yang dianggap menyenangkan (atau cukup agresif atau semacamnya) bagi banyak musisi dan produser, dll. Namun, saya tidak dapat menyebutkan contoh sirkuit tertentu.

Todd Wilcox

Jawaban:

Mengapa tegangan suplai tunggal jarang digunakan untuk mixer audio ”

Karena dalam sirkuit audio, sirkuit menjadi lebih sederhana bila digunakan dengan tegangan suplai simetris (seperti +/- 15V). Jika seseorang menggunakan pasokan 30 V tunggal (misalnya) maka Anda harus mengambil langkah-langkah untuk DC bias input opamps ke tegangan di suatu tempat "di tengah", dengan pasokan 30 V yang akan +15 V.

Anda juga dapat membuat rel +15 "AC ground" + DC untuk bias semua input dari tetapi kemudian seringkali hanya langkah kecil untuk membuat catu daya mengirimkan +/- 15 V. Kemudian semua input dapat menjadi bias DC ke 0 V yang "rapi" dan "mudah". Kemudian sinyal juga akan dipusatkan di sekitar 0 V (ground) alih-alih ditambahkan +15 V DC.

Desainer akan sering mendorong op amp hingga, dan kadang-kadang di luar rel tegangan yang direkomendasikan untuk meningkatkan jangkauan dinamis

Apakah ini masih berlaku?

Ya, pada prinsipnya memang demikian. Menggunakan tegangan suplai maksimum memang memberikan ayunan tegangan output maksimum yang dibutuhkan untuk mencapai rentang dinamis terbesar. Beri makan opamp dengan +/- 5 V dan bahkan opamp terbaik terbatas pada ayunan tegangan keluaran 10 Vpp. Gunakan +/- 15 V dan Anda mendapatkan ayunan tegangan output 30 Vpp.

Namun, tidak menggunakan tegangan suplai yang disarankan (tetapi sebaliknya, menggunakan maksimum) dapat mengakibatkan masalah yang mungkin tidak tercantum dalam lembar data. Tetapi biasanya seharusnya tidak ada masalah kecuali Anda akan melebihi maksimum.

Semua sirkuit memiliki rentang dinamis terbatas, tergantung pada opamp Anda mendapatkan lebih banyak rentang atau Anda mendapatkan lebih sedikit.

Anda tidak dapat mengatakan bahwa jumlah saluran dibatasi oleh rentang dinamis. Selama Anda berhati-hati bahwa sinyal yang dijumlahkan (saat ini) berada di bawah apa yang bisa ditangani oleh rangkaian (output dari opamp tidak akan terpotong) maka pada dasarnya tidak ada batasan pada jumlah saluran.

Bimpelrekkie
sumber

Jumlah saluran dapat dibatasi oleh rentang dinamis. Menambahkan inputds tidak meningkatkan level maksimum input yang diizinkan, tetapi menambahkan noise input tambahan ke sistem. Karenanya, Anda menurunkan rentang dinamis Anda oleh 3dB setiap kali Anda menggandakan jumlah input. Ini tentu saja terjadi dengan asumsi bahwa faktor noise dari amplifier sangat kecil.

Joren Vaes

@JorenVaes Memang, itu benar dengan asumsi Anda terus menjumlahkan sinyal menggunakan nilai input yang sama (V to I) resistor. Tetapi kemudian Anda harus membatasi voltase input maksimum (sebelum menjumlahkan) juga jika tidak output bisa klip. Menurut pendapat saya, untuk opamp itu sendiri tidak membatasi rentang dinamis ketika menambahkan lebih banyak input. Saya pikir itu lebih merupakan sistem itu sendiri yang menentukan noiselevel dan karenanya rentang dinamis.

Bimpelrekkie

Memang, Anda perlu membatasi sinyal, tetapi itu akan membutuhkan resistor lagi, sehingga berpotensi meningkatkan kebisingan lagi. Yang mengatakan, saya setuju bahwa lebih masuk akal berbicara tentang sistem itu sendiri, karena ada terlalu banyak variabel untuk mengatakan itu hanya opamp.

Joren Vaes

Apa perbedaan antara menyalakan rangkaian dari -15 / + 15 rel, atau menyalakan sirkuit yang sama dari 0 / + 30 rel, selain dari mana Anda memilih untuk mengukur tegangan? Tentunya komponen yang sebenarnya bahkan tidak akan tahu apakah Anda memanggil potensi satu atau yang lain?

hmakholm tersisa Monica

@HenningMakholm Memang tidak ada perbedaan kecuali untuk pilihan titik dasar. Terutama jika dalam kasus 0 / + 30V "ground sinyal" pada +15 V akan digunakan daripada sirkuit dapat identik. Hanya ketika beberapa sirkuit dihubungkan bersama, orang harus memperhatikan, alih-alih menggunakan 0V sebagai umum yang harus digunakan +15 V. Ini agak kontra intuitif dan bukan yang biasa kita lakukan. Kemudian menggunakan +/- 15 V membuat segalanya lebih mudah dipahami.

Bimpelrekkie

Karena desain pasokan tunggal menghisap.

Pada pasokan ganda, Anda dapat membuat bias sinyal di sekitar ground. Kapasitor kopling mungkin masih digunakan tetapi mereka hanya harus berurusan dengan offset DC kecil yang berasal dari op-amp yang tidak sempurna, bukan offset DC besar yang disengaja.

Dalam sistem pasokan tunggal, Anda harus membiasakan sinyal di sekitar tempat lain. Ini menciptakan beberapa masalah.

Sangat mungkin bahwa setiap fluktuasi dalam tegangan bias akan menjadi noise dalam sinyal.
Hampir pasti akan ada "gedebuk" saat dinyalakan karena kapasitor kopling mengisi ke tingkat kondisi mantap. Jika tidak ada kehati-hatian yang diambil, mungkin ada juga bunyi gedebuk yang sama saat kontrol kontrol disesuaikan.

Peter Green
sumber

Sinyal audio hanya AC. Semuanya di bawah 20 Hz berisik dan dapat dibuang. Oleh karena itu sering kali nyaman untuk merancang rangkaian sehingga tingkat diam semua sinyal adalah 0. Itu berarti menggunakan pasokan ±.

Mendorong bagian mana pun di luar itu rentang tegangan yang ditentukan adalah desain yang tidak bertanggung jawab. Karena sudah ada dan pasti masih merupakan insinyur yang tidak bertanggung jawab di luar sana, Anda mungkin dapat menemukan produk di mana ini masih dilakukan.

Bandwidth opamp tidak ada hubungannya dengan tegangan suplai. Pasokan bipolar dari beberapa sirkuit audio adalah untuk kenyamanan berurusan dengan sinyal simetris tentang ground. Ini tidak ada hubungannya dengan bandwidth.

Tidak, kami tidak akan ke Google untuk mendapatkan informasi yang seharusnya ada dalam pertanyaan. Itu pekerjaan Anda sepenuhnya.

Olin Lathrop
sumber

Ada instrumen musik yang dapat menghasilkan 8Hz, dan 16Hz relatif biasa. Batas bawah Anda setidaknya dua oktaf terlalu tinggi.

user207421

@ EJP Hanya jika speaker atau pengocok lantai / kursi dapat mereproduksinya. Banyak kaleng konsumen murah bagus untuk mencapai hingga 100Hz di ruang kosong. Speaker "pro" serba guna sering diiklankan sekitar 50Hz atau lebih, dengan subwoofer menjadi (sedikit) lebih rendah. Juga, ~ 20Hz kira-kira batas bawah untuk mendengar ; sesuatu yang lebih rendah hanya dirasakan, tetapi masih menambah pengalaman jika dilakukan dengan baik, peralatan mendukungnya, dan bangunan tidak terlepas dari "gempa bumi". :-)

AaronD

@ EJP: 20 Hz hingga 20 kHz dianggap audio "HiFi". Ini adalah konvensi industri, berdasarkan pada rentang pendengaran manusia. Bahkan sub-Woofer kelas atas biasanya tidak turun hingga 20 Hz. 20 Hz hingga 20 kHz adalah apa yang seharusnya bisa ditangani oleh elektronik sehingga bukan faktor pembatas dalam keseluruhan sistem. Jika Anda ingin orang merasakan (Anda tidak dapat mendengarnya) frekuensi di bawah 20 Hz, maka Anda memerlukan sesuatu di luar sistem audio HiFi. Itu mungkin akan membutuhkan "shaker" sebagaimana dilampirkan ke speaker untuk frekuensi rendah yang tak terdengar.

Olin Lathrop