Dlaczego „miksery audio rzadko używają pojedynczego napięcia zasilania”?

Czytam „ Zbiór obwodów wzmacniaczy operacyjnych z pojedynczym zasilaniem ” i w akapicie o podsumowaniu (strona 9) czytam „ rzadko używane jest pojedyncze napięcie zasilania mikserów audio. Projektanci często zwiększają wzmacniacz operacyjny, a czasem poza zalecane szyny napięciowe w celu zwiększenia zakresu dynamicznego ”.

Czy to nadal obowiązuje? Czy współczesne wzmacniacze operacyjne z pojedynczym zasilaniem mają ograniczony zakres dynamiki do zastosowań miksujących? Jeśli tak jest w przypadku ilu kanałów potrzebny jest zakres dynamiki sumowania sygnału wzmacniacze operacyjne z dzielonym zasilaniem?

circuit-design

— John Am
źródło

Musisz być ostrożny rozmawiając używając słowa bandwidth ze wzmacniaczami operacyjnymi. Szerokość pasma odnosi się do zakresu częstotliwości, zakres dynamiczny odnosi się do zakresu amplitudy.

— jalalipop

Dlaczego jest to zaniżone? Wydaje się być istotny w projektowaniu elektronicznym i nie jest to zadanie domowe bez pokazanej pracy.

— Bort

Może dlatego, że nie ma wzmacniaczy operacyjnych z pojedynczym i podwójnym zasilaniem, tylko pojedyncze i podwójne obwody zasilające?

— Finbarr

@Finbarr Istnieją pojedyncze i podwójne wzmacniacze operacyjne. Oczywiście, wszystkie wzmacniacze operacyjne będą miały dwie szyny zasilające, ale można zoptymalizować opamp do pracy od ujemnej podaży do góry (lub nawet poniżej ujemnej podaży), co często nazywa się „opampem z pojedynczym zasilaniem”, ponieważ mają one na celu upraszczając obwody, umożliwiając projektowi stosowanie tylko jednej szyny napięciowej, która wymaga regulacji.

— Joren Vaes

Niektóre „błędy” w projektowaniu obwodów doprowadziły do popularnych obwodów dźwiękowych , a ludzie słuchający tych dźwięków nie wiedzą ani nie dbają o to, czy przekroczone zostaną zalecane czy maksymalne napięcia, więc możliwe jest, że przekroczenie zalecanego napięcia zasilania wzmacniacza operacyjnego prowadzi do szczególny rodzaj dźwięku, który jest uważany za przyjemny (lub odpowiednio agresywny lub coś takiego) dla wielu muzyków i producentów itp. Nie mogę jednak przytoczyć konkretnego przykładowego obwodu.

— Todd Wilcox

Odpowiedzi:

Dlaczego w mikserach audio rzadko stosuje się pojedyncze napięcie zasilania ”

Ponieważ w obwodach audio obwody stają się znacznie prostsze, gdy są używane z symetrycznym napięciem zasilania (jak +/- 15 V). Gdyby zastosować jedno źródło zasilania 30 V (na przykład), należy podjąć kroki w celu wyrównania napięcia wejściowego prądu stałego do napięcia gdzieś „pośrodku”, z zasilaniem 30 V, które byłoby +15 V.

Można również utworzyć szynę „uziemienie” prądu przemiennego +15 V do prądu stałego dla wszystkich wejść, ale często jest to tylko niewielki krok, aby zasilacz dostarczał +/- 15 V. Następnie wszystkie wejścia mogą być obciążane prądem stałym do 0 V, co jest „schludne” i „łatwe”. Wtedy sygnały będą również wyśrodkowane wokół 0 V (masa) zamiast dodanych do nich +15 V DC.

Projektanci często zwiększają wzmacniacz operacyjny do, a czasem przekraczają zalecane szyny napięciowe, aby zwiększyć zakres dynamiki

Czy to nadal obowiązuje?

Tak, w zasadzie tak. Wykorzystanie maksymalnego napięcia zasilania rzeczywiście daje maksymalne wahanie napięcia wyjściowego, które jest potrzebne do osiągnięcia największego zakresu dynamicznego. Zasilaj opamp +/- 5 V, a nawet najlepszy opamp jest ograniczony do 10 Vpp wahania napięcia wyjściowego. Użyj +/- 15 V, a otrzymasz wahanie napięcia wyjściowego 30 Vpp.

Jednak niestosowanie zalecanego napięcia zasilania (zamiast tego użycie maksymalnego) może spowodować problemy, które mogą nie zostać wymienione w arkuszu danych. Ale zwykle nie powinno być problemu, chyba że przekroczysz maksimum.

Wszystkie obwody mają ograniczony zakres dynamiki, w zależności od opampa masz większy zasięg lub mniej.

Nie można powiedzieć, że liczba kanałów jest ograniczona zakresem dynamicznym. Tak długo, jak dbasz o to, aby sumowany sygnał (prąd) był poniżej tego, co może obsłużyć obwód (wyjście opampa nie zacina się), wtedy w zasadzie nie ma ograniczenia liczby kanałów.

— Bimpelrekkie
źródło

Ilość kanałów może być ograniczona przez zakres dynamiczny. Dodanie inputds nie zwiększa dozwolonego maksymalnego poziomu wejściowego, ale dodaje dodatkowy szum wejściowy do systemu. Dlatego obniżasz swój zakres dynamiczny o 3dB za każdym razem, gdy podwajasz liczbę wejść. Oczywiście, przy założeniu, że współczynnik szumów wzmacniacza jest bardzo mały.

— Joren Vaes

@JorenVaes Rzeczywiście, to prawda, zakładając, że nadal sumujesz sygnały przy użyciu rezystorów wejściowych o tej samej wartości (V do I). Ale wtedy musisz ograniczyć maksymalne napięcia wejściowe (przed zsumowaniem), w przeciwnym razie wyjście może się przyciąć. Moim zdaniem samo opampowanie nie ogranicza zakresu dynamicznego przy dodawaniu kolejnych wejść. Myślę, że to bardziej sam system determinuje poziom hałasu, a tym samym zakres dynamiczny.

— Bimpelrekkie

Rzeczywiście trzeba by ograniczyć sygnały, ale wymagałoby to ponownie rezystorów, aby potencjalnie ponownie zwiększyć hałas. To powiedziawszy, zgadzam się, że sensowniej jest mówić o samym systemie, ponieważ istnieje zbyt wiele zmiennych, aby powiedzieć, że to tylko opamp.

— Joren Vaes

Jaka jest różnica między zasilaniem obwodu z szyn -15 / + 15, a zasilaniem tego samego obwodu z szyn 0 / + 30, poza tym, gdzie zdecydujesz się zmierzyć napięcie? Z pewnością rzeczywiste składniki nie będą nawet wiedzieć, czy jesteś nazywając potencjałów jednego lub drugiego?

— hmakholm opuścił Monikę

@HenningMakholm Rzeczywiście nie ma różnicy, z wyjątkiem wyboru punktu naziemnego. Zwłaszcza jeśli w przypadku 0 / + 30 V zastosowane zostanie „uziemienie sygnału” przy +15 V, wówczas obwody mogą być identyczne. Tylko wtedy, gdy wiele obwodów jest połączonych ze sobą, należy zwrócić uwagę, zamiast używania 0 V jako wspólnego, że należy użyć +15 V. Jest to nieco sprzeczne z intuicją i nie do tego jesteśmy przyzwyczajeni. Następnie użycie +/- 15 V ułatwia zrozumienie.

— Bimpelrekkie

Ponieważ projekty pojedynczych dostaw są do niczego.

Dzięki podwójnemu zasilaniu możesz odchylać swoje sygnały wokół ziemi. Kondensatory sprzęgające mogą być nadal używane, ale mają one do czynienia tylko z niewielkimi przesunięciami prądu stałego pochodzącymi z niedoskonałych wzmacniaczy operacyjnych, a nie z dużymi celowymi przesunięciami prądu stałego.

W jednym systemie zasilania musisz przesyłać swoje sygnały gdzie indziej. Stwarza to kilka problemów.

Jest prawdopodobne, że wszelkie wahania napięcia polaryzacji staną się szumem w sygnale.
Po włączeniu zasilania prawie na pewno nastąpi „uderzenie”, gdy kondensatory sprzęgające naładują się do swoich poziomów ustalonych. O ile nie zostanie zachowana szczególna ostrożność, mogą również dochodzić do podobnych uderzeń, gdy regulowane są wzmocnienia wzmocnienia.

— Peter Green
źródło

Sygnały audio są tylko prądem przemiennym. Wszystko poniżej 20 Hz jest hałasem i można je wyrzucić. Dlatego często wygodnie jest zaprojektować obwód w taki sposób, aby poziom spoczynkowy wszystkich sygnałów wynosił 0. Oznacza to użycie zasilania ±.

Przesunięcie dowolnej części poza określony zakres napięcia jest nieodpowiedzialną konstrukcją. Ponieważ byli i na pewno są nieodpowiedzialni inżynierowie, prawdopodobnie możesz znaleźć produkty, w których nadal się to odbywa.

Przepustowość Opampa ma niewiele wspólnego z napięciem zasilania. Dwubiegunowe zasilanie niektórych obwodów audio ma na celu wygodną obsługę sygnałów symetrycznie względem ziemi. Nie ma to nic wspólnego z przepustowością.

Nie, nie idziemy do Google, aby uzyskać informacje, które powinny być zawarte w pytaniu. To jest dokładnie twoja praca.

— Olin Lathrop
źródło

Istnieją instrumenty muzyczne, które mogą wytwarzać 8 Hz, a 16 Hz jest stosunkowo powszechne. Twój dolny limit jest o co najmniej dwie oktawy za wysoki.

— user207421,

@EJP Tylko wtedy, gdy głośniki lub wytrząsarki podłogowe / siedzące mogą to odtworzyć. Wiele tanich puszek konsumenckich radzi sobie całkiem nieźle, aby osiągnąć do 100 Hz w wolnej przestrzeni. Głośniki „pro” ogólnego zastosowania są często reklamowane około 50 Hz, a subwoofery są (nieco) niższe. Ponadto ~ 20 Hz jest mniej więcej dolną granicą słyszalności ; cokolwiek niższego jest odczuwalne, ale wciąż poprawia wrażenia, jeśli jest zrobione dobrze, sprzęt go wspiera, a budynek nie rozpada się po „trzęsieniu ziemi”. :-)

— AaronD

@EJP: 20 Hz do 20 kHz jest uważane za dźwięk „HiFi”. Jest to konwencja branżowa oparta na zakresie ludzkiego słuchu. Nawet wysokiej klasy subwoofery zwykle nie schodzą aż do 20 Hz. Od 20 Hz do 20 kHz jest to, co elektronika ma obsługiwać, więc nie jest to czynnik ograniczający w całym systemie. Jeśli chcesz, aby ludzie czuli (nie słyszysz) częstotliwości poniżej 20 Hz, potrzebujesz czegoś poza systemem audio HiFi. To prawdopodobnie wymagałoby „wytrząsania” w stosunku do głośników dla niesłyszalnych niskich częstotliwości.

— Olin Lathrop,